Происхождение углей и формы залегания горных пород

    

Метаморфические — формируются из магматических  или осадочных горных пород под воздействием высокой температуры и давления, нередко с привносом вещества.

    

В разрезе земной коры до глубины 16 км магматические  породы составляют 60%, метаморфические 32% и осадочные8% от ее объема. В то же время выходы осадочных пород занимают 75% площади земной поверхности, а магматических и метаморфических— только 25%. 
 
 
 
 

    

3. ФОРМЫ ЗАЛЕГАНИЯ  ГОРНЫХ ПОРОД. 

    

Горные породы в природе залегают слоями.

    

Слой — это геологическое тело, образованное осадочной горной породой, однородной по составу или структуре, цвету и т. д., ограниченное приблизительно параллельными поверхностями. Наряду с термином «слой», в том же понимании часто употребляется термин «пласт», особенно для обозначения слоев полезных ископаемых.

    

Основные  элементы слоя (пласта). Плоскости соприкосновения слоя с окружающими породами называются поверхностями напластования. Породы, покрывающие слой, называются кровлей, подстилающие — подошвой (рис. 1).

    

    

           Рис.1

    

 а - кровля; б - подошва; в - пережим; г-выклинивание; д – линза 

    

Кратчайшее расстояние между поверхностями напластования называется истинной мощностью. Любое другое расстояние между кровлей и подошвой называется видимой мощностью. При неполном обнажении слоя замеряют неполную мощность — расстояние по перпендикуляру к поверхности наслоения  от кровли или почвы до любой точки слоя. Уменьшение мощности, наблюдаемое на небольшом расстоянии, называется пережимом. Если уменьшение мощности сопровождается исчезновением слоя, то такое явление называется выклиниванием. Пласт, выклинивающийся во все стороны на коротких расстояниях, называется линзой. Мощность линзы невелика по сравнению с ее протяженностью.

    

Тонкий пласт, залегающий в толще мощных пластов, называется пропластком, или прослойком.

    

Положение пласта в пространстве определяется его  элементами залегания — азимутом падения, углом падения и азимутом простирания.

    

Слоистость  — это одно из важнейших свойств осадочных горных пород. Под слоистостью понимают чередование слоев, тонких прослойков, отличающихся по своим свойствам (например, чередование глинистого материала с песком и др.). Переход одного слоя в другой может быть или резким или постепенным, незаметным. В последнем случае граница между слоями проводится условно. Характер слоистости позволяет судить о тех изменениях, которые происходили при формировании осадков.

    

Горизонтальное  залегание слоев. В условиях горизонтального "залегания   поверхности   наслоения   отдельных   толщ   горизонтальны или близки к ним, и каждый нижележащий пласт более древний, чем вышележащий.

    

Наклонное залегание слоев. При наклонном, или моноклинальном, залегании поверхность каждого пласта представляет собой наклонную плоскость, причем породы имеют одинаковую ориентировку наклона и величину угла наклона.

    

Для ориентировки наклонного слоя в пространстве введено  понятие об элементах залегания: линии простирания, линии падения, которые характеризуют положение слоя по отношению к странам света.

    

Линия простирания  — это линия пересечения пласта с горизонтальной плоскостью.

    

Линия падения  — это направление наибольшего наклона пласта. Линия падения всегда перпендикулярна линии простирания.

    

При одном и  том же направлении падения пласт  может иметь различный наклон. Поэтому введено понятие угла падения, под которым понимают угол наклона пласта к горизонту. Углы падения пород до 20° принято относить к пологим, до 50 – к средним, и выше к крутым.

    

Складки и их элементы. При тектонических движениях (пластических деформациях горных пород) слоистые толщи часто приобретают волнообразные изгибы, т. е. сминаются в складки.

    

В каждой складке  принято различать следующие  элементы (рис 2). Крылья складки — две поверхности, ограничивающие складку по краям, имеющие более или менее одинаковый наклон слоев. Замок складки — место перегиба слоев, слагающих крылья складки. Четких границ между крыльями и замком складки не существует. Ядро — породы, слагающие центральную часть складки. Угол складки — угол между продолженными до пересечения поверхностями крыльев. Осевая поверхность складки — поверхность, проходящая через точки перегиба слоев в замке складки. Ось складки — линия пересечения осевой поверхности складки с горизонтальной поверхностью. Шарнир складки — линия, проходящая через точки максимального перегиба слоя в замке складки. Он характеризует строение складки вдоль осевой поверхности, повторяет все изгибы слоя. 

    

    

    

    

Рис. 2. Элементы складки.

АА₁Е₁Е, ББ₁Ж₁ –крылья;

АА₁Б₁Б – замок; ГГ₁ – шарнир;

α – угол; ВВ₁Д₁Д – осевая поверхность

    

Рис.3Антиклинальная (1,3) и синклиналиная (2) складки.

А – ширина складки; h – высота складки

    

Все складки  делятся на две основные разновидности: синклинальные и антиклинальные (рис. 3).

    

Синклинальные складки представляют собой изгибы слоев, обращенных выпуклостью вниз и сложенных в центральных частях (ядре) наиболее молодыми породами. Антиклинальные — изгиб слоев обращен выпуклостью вверх и центральная часть (ядро) их сложена более древними породами относительно краевых частей. Полная складка состоит из синклинального и антиклинального перегибов, которые имеют общее крыло.

    

Размеры складок  характеризуются длиной, высотой  и шириной (или горизонтальным  размахом).   В   природе  встречаются складки  различных  размеров:  от нескольких  сотен  метров  и и  даже   километров   в   ширину до  нескольких  метров  и  сантиметров.

    

Флексура — однокрылая складка, имеющая коленообразный изгиб. Выделяют следующие элементы флексур (рис. справа). АБ — верхнее, или поднятое крыло, ВГ — нижнее, или опущенное крыло. БВ — смыкающее крыло, а — угол наклона, смыкающего крыла, α — вертикальная амплитуда смыкающего крыла. Флексуры имеют довольно широкое распространение, особенно при моноклинальном залегании пород. Они осложняют крылья синклинальных и антиклинальных складок. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

4. ПРОИСХОЖДЕНИЕ   УГЛЕЙ, ФОРМЫ ЗАЛЕГАНИЯ 

    

УГОЛЬНЫХ  ПЛАСТОВ 

    

4.1 Происхождение углей.

    

Основные  факторы (предпосылки), необходимые для  образования углей. Для образования ископаемых углей необходимо наличие растительного материала, определенных климатических и геотектонических условий. Эти факторы тесно связаны между собой и обусловливают друг друга.

 

    

Процессы  разложения растительных тканей в природе. Различают четыре типа разложения растительного вещества, причем каждый из них определяется особыми условиями отложения остатков растений: тление, перегнивание, оторфянение и гниение.

    

Тление, происходящее при обильном доступе кислорода (воздуха), является как бы медленным горением, в результате которого происходит полное окисление; органические ткани при этом уничтожаются, образуя газообразные соединения (пары воды, углекислый газ, сернистый газ, метан и пр.) и минеральные вещества (зола).

    

Перегнивание  — неполное тление при недостаточном  доступе воздуха, что обычно связано с присутствием влаги. В этом случае происходит неполное окисление, в результате которого создается перегной, содержащий твердые соединения и богатые кислородом гумусовые вещества.

    

Оторфянение — неполное разложение растительных тканей в условиях болот при затрудненном доступе воздуха и большой влажности. В условиях повышенной влажности отмершие растительные остатки под влиянием главным образом микроорганизмов, которые могут существовать без доступа воздуха (анаэробные бактерии), превращаются в торф, представляющий собой смесь различных веществ — неразложившихся остатков растений, продуктов распада целлюлозы и лигнина и вновь образовавшихся органических соединений (гуминовых кислот, их солей, частично битумов и других продуктов). Превращение остатков растительности в торф является процессом биохимическим.

    

 

Стадийность процессов углеобразования. При затрудненном доступе воздуха в условиях обильного обводнения остатков отмерших растений происходит образование торфов. В условиях ограниченного доступа кислорода под влиянием микроорганизмов происходит дальнейшее преобразование различных химических соединений, входящих в состав отмерших растений и последующий синтез продуктов распада, что обусловливает разнообразие видов ископаемых углей. Процесс углеобразования является единым и стадийным, от молодых образований — торфов, до каменных углей и далее антрацитов.

    

Торфяная стадия. Накопление растительного материала  происходит в результате постепенного зарастания водоема различными растительными сообществами. С уменьшением обводненности на поверхности такого торфяного болота развиваются мхи, способные к существованию за счет влаги атмосферных осадков.

    

Буроугольная  стадия является следующей стадией  углеобразовательного процесса. Отличие бурых углей от торфов заключается в более высокой степени превращения остатков отмерших растений и в большем обогащении их углеродом. В результате в составе бурых углей появляются новые, не обнаруживаемые в торфах вещества — темные, аморфные, нейтральные, образовавшиеся путем дальнейшего усложнения гумусовых кислот.

    

Бурые угли по сравнению  с каменными и антрацитами  содержат меньшее количество углерода и повышенное — кислорода. Для бурых углей характерны бурая черта, бурое окрашивание раствора едкой щелочи и густожелтое до красно-бурого окрашивание раствора азотной кислоты. Бурые угли часто имеют рыхлое сложение, их удельный вес изменяется от 0,8 до 1,35. Они легко выветриваются и характеризуются развитием эпигенетических трещин.

    

Превращение бурого угля в каменный. Следующая, более высокая стадия — образование каменных углей.

 

Внешне каменные угли существенно отличаются от бурых: они плотные, цвет их обыкновенно черный; удельный вес 1,3—1,45, цвет черты черный. При повышении степени углефикации заметно меняются цвет и отражательная способность основной массы (под микроскопом), твердость, цвет и яркость люминесценции, а также химико-технологические свойства. Блеск углей служит одним из основных показателей степени углефикации.

    

Антрацитовая  стадия. Антрацит — это высокомета-морфизованный уголь, занимающий место между каменным углем и графитом. Цвет антрацита черный с желтоватым (золотистым), а иногда с сероватым оттенком. Некоторые антрациты имеют, подобно графиту, серый цвет. Антрациты почти всегда блестящие, сравнительно однородные. Структура антрацитов плотная. Полосчатости, как правило, не наблюдается 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

4.2 Формы залегания  угольных пластов.

    

По форме залегания  пласты разделяют на правильные и неправильные. К первым относят пластовые, пастообразные и жильные. Ко вторым - штоки, гнезда, линзы и штокверки. Уголь, как правило, залегает пластами. Породы, в которых залегают угольные пласты, называют вмещающими или боковыми. Обычно это глинистые сланцы, песчанистые сланцы, песчаники, известняки (рис. 1). Породы, залегающие выше пласта называют его кровлей, а ниже - почвой. При сложном строении пласта отдельные пачки полезного ископаемого разделены тонкими слоями пустой породы, называемые прослойками. При крутом залегании кровлю пласта называют висячим, а почву -

 лежачим боком. 
 
Рис. 1 Расположение пласта среди вмещающих пород при пологом залегании без прослойка (а), с прослойком (б) и при крутом залегании (в) 
1 - почва пласта; 2 - пласт угля; 3 - прослоек; 4 - кровля пласта; 5 - висячий бок;6-лежачий бок.