Реферат: Метаморфизм углей

--PAGE_BREAK--ГЛАВА 3
Виды метаморфизма
Введение и краткий обзор представлений.
Эволюционное стадийное развитие углей определяется на стадии торфогенеза до покрытия осадками биохимическими причинами, а после перекрытия и погружения — геохимическими причинами.
Биохимическая превращенность определяется конкретными палеогеографическими условиями:
Q  рельеф,
Q  гидрология,
Q  исходный растительный материал,
Q  климат.
Геохимическая превращенность в решающей степени зависит от эндогенных причин и, прежде всего, термобарических, которые определяются приуроченностью бассейнов к различным тектоническим структурам земной коры, существенно отличающимся условиями своего развития.
Классификация видов метаморфизма углей.
Региональный метаморфизм.
В настоящее время можно утверждать, что закономерное стадийное преобразование углей вне зависимости от их возраста, в любом осадочном, в том числе угленосном бассейне или на месторождении различной тектонической природы является результатом регионального (глубинного) метаморфизма, являющегося основным, проявленного за счет глубинного тепла Земли на значительной площади (всего бассейна или месторождения) с начала погружения угленосных осадков, где по мере увеличения глубины, которая может достигать 10 км и более,  ОВ испытывает возрастающее влияние тепла.
Данный вид метаморфизма действует в пределах всей территории прогиба и выражается в повышении зрелости углей со стратиграфической глубиной и в соответствующей зональности на площади, согласующейся в той или иной мере со структурой бассейна и конседиментационными изменениями мощности угленосных отложений.
Источником тепла регионального метаморфизма является тепловой поток Земли. Температура в какой-либо точке угленосного прогиба зависит от а) интенсивности идущего снизу теплового потока, б) глубины от поверхности и в) теплопроводности пород (бульшая у песчаных, меньшая у глинистых). Обычно пользуются характеристикой геотермического градиента (ГГ). Современный геотермический градиент в угольных бассейнах неодинаков и меняется от 10С/100м (Подмосковный бассейн) до 3-4,5 (Львовско-Волынский бассейн, Зап. Камчатка) и даже до 7-80С/100м (отдельные участки Верхне-Рейнского грабена).
Палеогеотермические градиенты (ПГГ) иногда соответствуют или близки современным, но нередко значительно превышали их, особенно в областях тектоно-магматической активизации. ПГГ оценивают, исходя из аналогий с современными условиями с учетом геологических позиций палеопрогибов или расчетным путем, принимая во внимание мощность всех перекрывающих (в том числе смытых) пород и предполагаемые температуры образования углей разной степени метаморфизма.
Наиболее низкими ПГГ характеризуются бассейны древних пассивных платформ, не связанные территориально и генетически со складчатыми образованиями, где их значения вряд ли превышали 1,50С/100м и, вероятно, были близки 1,00С/100м, как в Подмосковном и других схожих бассейнах (Припятском, Камском, Днепровском).
Двукратное увеличение значений ПГГ отмечается в прискладчатых бассейнах тех же древних пассивных платформ (Львовско-Волынском – 3,30С/100м), соизмеримых со значениями градиентов бассейнов внескладчатых и прискладчатых типов молодых платформ (Тургайский, Челябинский и др. – 3,40С/100м).
Высокие ПГГ характерны для бассейнов эпиплатформенного орогенеза (Узгенский и др. – до 4,50С/100м).
Максимальных значений ПГГ достигают в бассейнах древних активизированных платформ даже внескладчатого типа (Тунгусский бассейн: 4-60С/100м для бурых углей, 6-80С – Ж, 9-100С – ПА и А. Ныне: 0,7-2,90С/100м, средние ГГ – 1,2-1,30С/100м).
В бассейнах собственно геосинклинальных и эпигеосинклинальных орогенных ПГГ вполне сопоставимы с градиентами платформенных бассейнов, изменяясь в пределах от 1,5-1,8 (Сахалин) до 4,40С/100м (Западно-Камчатская угленосная площадь). Меньшими ПГГ отличаются бассейны геоантиклинальных поднятий и срединных массивов, а большими – краевых и геосинклинальных прогибов.
Этот вид метаморфизма Ю.Р. Мазор (1985) предлагает называть геотермическим, так как этот термин отражает источник тепла, вызывающий его проявление, и подчеркивает главенствующую роль температуры здесь.
По значениям ПГГ Мазор (1985) делит угольные бассейны и месторождения на три типа:
1.      с низкими значениями – от 1,0 до 1,50С/100м,
2.      со средними – от 1,5 до 4,50С/100м,
3.      с высокими – от 4,5 до 100С/100м и более.
К первому типу относятся:
Q  внескладчатые бассейны древних пассивных платформ;
ко второму:
Q  прискладчатые бассейны древних пассивных платформ,
Q  вне- и прискладчатые бассейны молодых платформ,
Q  области эпиплатформенного орогенеза,
Q  все геосинклинальные бассейны;
к третьему:
Q  древние активизированные платформы.
В крупных палеозойских каменноугольных бассейнах с мощной угленосной толщей, эталонным или близким к нему проявлением регионального метаморфизма четко фиксируются закономерные изменения всех основных свойств углей с глубиной погружения (Донецкий бассейн, Кузнецкий, Печорский и др.). Зональность метаморфизма на площади в бассейнах подобного типа хорошо согласуется со структурой палеопрогиба, коррелируется с изменением мощности угленосной толщи.
Все недоумение перед высокой степенью изменения углей при относительно малой глубине их погружения обычно бывает вызвано либо отсутствием сейчас части перекрывающих отложений, либо неправильной оценкой ПГГ рассматриваемого времени. Сами по себе глубины погружения – не всегда свидетельство значительных изменений углей, которые определяются прежде всего температурой.
* * *
Все остальные виды метаморфизма имеют локальное распространение и наложены на первоначальный фон любых вариантов регионального метаморфизма.
Контактовый метаморфизм.
Наиболее нагляден, давно известен и хорошо изучен контактовый метаморфизм, отражающий изменения состава и свойств углей под воздействием тепла внедрившихся в угленосную толщу интрузий. Мазор (1985) предлагает другое название этому виду метаморфизма, а именно магматермический, так как термин четко указывает на источник тепла, которому он обязан своим проявлением.
Контактовый метаморфизм проявляется локально в узких зонах контакта угольного пласта и интрузии. Его кратковременное мощное тепловое воздействие в узкой зоне вблизи контакта определяется исключительно температурой внедрившейся магмы, не считая давления расплава и его газовой среды, плюс он оказывает влияние на уже сформировавшуюся угленосную толщу и угольные пласты.
Размер контактовых зон зависит, главным образом, от мощности внедрившихся тел и их ориентации относительно залегания угольных пластов. Величина зон контактовых изменений в углях оценивается, по данным разных исследователей, в пределах от 50% мощности интрузивного тела и, соответственно, может достигать десятков и сотен метров, редко 1,0-1,5 км.
Наиболее сильное воздействие на угли оказывают внедрившиеся в подошву крупные силы основного состава. Воздействуя на уже измененные до какой-то стадии зрелости угли, контактовый метаморфизм сопровождается рядом последовательных превращений, интенсивность которых зависит от температуры и состава магмы, исходной стадии углефикации. Исходной стадией чаще всего бывают бурые и ранние каменные угли. Ближе к контакту наблюдаются зоны ококсования и/или ографичивания. Природный кокс – матовый, прочный, с характерной столбчатой отдельностью. У самого контакта уголь обычно обожжен, видны многочисленные трещины, заполненные пеком (выделениями смол при нагреве). В ряду контактового метаморфизма фиксируются:
— повышения показателя преломления углей,
— уменьшение выхода летучих веществ, кислорода,
— потеря спекающей способности,
— увеличение зольности за счет развития метасоматических процессов.
Термальный метаморфизм.
При рассмотрении термального метаморфизма или термометаморфизма как вида изменения углей необходимо учитывать следующие два обстоятельства.
Первое из них заключается в том, что любое воздействие мелких и крупных интрузий при непосредственном их контакте с угольным пластом или контакте через вмещающие породы следует считать проявлением магматермического метаморфизма (контактового), что вытекает из его генетической сути – воздействия тепла магмы на угленосные породы и угли. Размеры же интрузивного тела, как и характер контакта, определяют, прежде всего, количественную сторону этого процесса – величину зоны контактового ореола. Очень важно, что действия интрузий в пространстве ограничены и являются локальными.
Второе обстоятельство связано с общим повышением теплового потока, геотермического градиента вследствие тепловой активизации региона. Эта активизация определяется не теплом отдельных интрузий, а теплом магмы, поднятой в верхние горизонты осадочного чехла, то есть в промежуточные очаги на пути движения магмы от мантийных глубин к поверхности. Промежуточные магматические очаги оказывают весьма значительное влияние на общую прогретость региона и его геотермический режим и градиент. Эффект этого действия можно оценивать как проявление геотермического метаморфизма (регионального). Это тем более верно, так как не существует температурных ограничений проявлений последнего, которые определяются лишь конкретной принадлежностью каждого угольного бассейна или месторождения к древней или молодой платформе, геосинклинальной области.
Таким образом, одни из проявлений, приписываемые термальному метаморфизму, возможно трактовать как явления контактового (магматермического) метаморфизма с выделением двух подвидов:
1.      контактовый: непосредственный контакт интрузии с угольными пластами,
2.      внеконтактовый: контакт интрузии через вмещающие породы.
Другие явления, такие как:
— повышение геотермической напряженности бассейна вследствие приближения фронта магмы к поверхности или приближение угленосной толщи к нему в процессе прогибания,
-     закономерные изменения углей на площади и в разрезе,
можно считать действием регионального (геотермического) метаморфизма.
Динамометаморфизм.
Динамометаморфизм (тектотермический по Мазору, 1985) (дислокационный, фрикциометаморфизм) связан с воздействием на уголь тепла, возникающего в процессе складчатости, с образованием разрывных нарушений. Хотя неоднократные проверки в разных бассейнах не подтверждают этого эффекта, когда, например, пробы из одного пласта в направлении от мест наибольшей дислокации к местам спокойного залегания незначительно отличались и отвечали метаморфизму в пределах одной марки углей. В тех случаях, когда усиление тектонической напряженности сопровождается параллельным региональным увеличением степени изменения углей (например, в бассейнах краевых прогибов), всегда можно наблюдать одновременное увеличение мощности и самих угленосных толщ и перекрывающих отложений.
Но тем не менее, реально ощутимое влияние динамометаморфизма и стрессовых тектонических нагрузок нередко наблюдается и изучено в областях развития метаморфических комплексов архея и протерозоя. Поэтому отсутствие признаков динамического метаморфизма в угольных бассейнах может говорить о слишком малой интенсивности тектонических напряжений.
Гидротермический метаморфизм.
Это когда метаморфизму углей способствуют гидротермальные растворы. Сфера воздействия гидротермальных растворов ограничивается зоной контактов их с угольными пластами и вмещающими породами.
Радиотермический метаморфизм.
Это метаморфизм углей под радиационным воздействием. Недостаточная изученность действия и масштабов проявления этого вида метаморфизма не позволяет дать сколько-нибудь удовлетворительную характеристику. Известные данные по бассейнам и лабораторные исследования позволяют лишь говорить об его узком, локальном проявлении и малом практическом интересе.
Импактный метаморфизм.
Экзотическим, но реально существующим, является наличие импактного метаморфизма углей, возникающего в местах падения крупных метеоритов и астероидов на Землю в пределах развития угленосных отложений. Он интересен тем, что происходит в буквальном смысле (а не геологическом) моментально.
* * *
Таким образом, региональный метаморфизм создает основную картину изменения и является фоновым метаморфизмом, первичным. Все остальные виды метаморфизма могут быть отнесены к наложенным, вторичным (Ю.Р. Мазор, 1985). Это касается времени проявления или начала проявления действия метаморфизма. По масштабу воздействия региональный метаморфизм является площадным, контактовый и другие – локальными (прил. 3).
* * *
<shapetype id="_x0000_t75" coordsize=«21600,21600» o:spt=«75» o:divferrelative=«t» path=«m@4@5l@4@11@9@11@9@5xe» filled=«f» stroked=«f»><path o:extrusionok=«f» gradientshapeok=«t» o:connecttype=«rect»><lock v:ext=«edit» aspectratio=«t»><imagedata src=«1.files/image001.png» o:><img width=«681» height=«224» src=«dopb5898.zip» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1026">Условия проявления различных видов метаморфизма углей (А.Б. Гуревич, О.И. Гаврилова, 1985)
Заключение
На Земном шаре насчитывается около 3000 угольных бассейнов и месторождений, которые известны на всех континентах на территории 75 стран. И хотя все их угли относятся к одной категории полезных ископаемых, все они уникальны и различны по своему составу, по степени превращения, по свойствам…
А причина разнообразия и многообразия углей заключается, в первую очередь, в их исходном материале, типе органического вещества, от которого зависят состав и свойства угля, во-вторых, от условий накопления ОВ угля, в какой геологической обстановке оно происходило, какие факторы окружающей среды этому способствовали. В-третьих, во многом разнообразие углей зависит от степени преобразованности их органического вещества, когда это началось, на какие глубины погружалось, какие факторы и внешние проявления окружающей среды этому способствовали.
От всех различных этих параметров во многом зависят основные свойства угля, по которым можно различить то или иное его качество. От качества и степени преобразованности угля зависит, главное, то, как мы будем использовать этот уголь дальше. То ли мы будем его жечь, если это будет уголь ранних степеней углефикации, то ли выгоднее использовать его еще для чего-то.
В любом случае, пути господне неисповедимы, и мало ли чего еще может придумать человек в области применения углей…
Список использованной литературы
1.          В.Н. Волков «Основы геологии горючих ископаемых», Издательство С.-Петербургского университета, 1993
2.          Ю.Р. Мазор «Докторская диссертация…»
3.          «Метаморфизм углей и эпигенез вмещающих пород» под редакцией
             Иванова, М., «Недра», 1975
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
<shapetype id="_x0000_t136" coordsize=«21600,21600» o:spt=«136» adj=«10800» path=«m@7,l@8,m@5,21600l@6,21600e»><path textpathok=«t» o:connecttype=«custom» o:connectlocs="@9,0;@10,10800;@11,21600;@12,10800" o:connectangles=«270,180,90,0»><lock v:ext=«edit» text=«t» shapetype=«t»>
еще рефераты
Еще работы по химии