Основные закономерности угленакопления

Углеобразование (coal-forming) - региональный геологический процесс, протекавший и возобновлявшийся при благоприятном сочетании тектонических, климатических, геоморфологических, фитоценологических и др.

факторов. Крупные эпохи углеобразования приурочены к периодам медленных колебательных движений земной коры на фоне общего длительного погружения крупных областей и участков.
Для углеобразования существенное значение имело возникновение в нижнем палеозое наземной растительности и ее эволюция в последующие геологические эпохи. Наличие в осадочных толщах гумусовых углей отмечается с силура, а угленакопление промышленного значения - с девона.
Получившие в среднем палеозое развитие влаголюбивые папоротникообразные растения ограничивали размещение областей угленакопления приморскими (или постепенно терявшими связь с морем) равнинами. Такой тип угленакопления получил название паралического (от греч. Paralios - приморский), так как основные процессы формирования угольных пластов и пропластков происходили в водоёмах, имевших связь с открытым морем.
Угленосные отложения, содержащие морские прослои или горизонты с морской фауной, либо частое переслаивание морских, лагунных и континентальных отложений с углями показывают, что последние произошли из прибрежных (приморских) торфяников. В Донецком угольном бассейне, характеризующимся паралическим типом, число морских прослоев очень велико, в других бассейнах они встречаются только в низах (Карагандинский угольный бассейн) или в верхах угленосной толщи (угольный бассейн Риу-Гранди-ду-Сул в Бразилии). Паралические бассейны характерны для каменноугольного периода и реже встречаются в более поздние геологические периоды [32].
С последующей эволюцией растительных форм и расселением их на суше связано перемещение областей углеобразования в глубь материков. Преобладающее развитие получил лимнический тип углеобразования, характеризующий процессы формирования углей, происходившие внутри континента в замкнутых водоемах, не имевших связи с открытым морем. Это предопределило характерные черты: небольшое количество пластов угля, обычно сложного строения и часто обладающих большой, но изменчивой мощностью; несогласное залегание угленосной толщи на подстилающих породах. Обычно в составе такой угленосной толщи преобладают пески и песчаники, переслаивающиеся с глинистыми отложениями. Наблюдается постепенный переход от грубозернистых осадков в нижней части угленосной толщи к более мелкозернистым - в верхней.
Частным случаем лимнического типа является потамический (потамос- река) тип углеобразования, связанный с формированием пойменных торфяников. В России к бассейнам лимнического типа относятся Челябинский, Тургайский, Канско-Ачинский, Иркутский; за рубежом - Кладненский, Пльзенский в Чехословакии и др. [117].
В познание процессов углеобразования, закономерностей пространственного распределения запасов углей большой вклад внесён русскими и советскими геологами. Первыми специалистами по геологии угольных бассейнов были Л.И. Лутугин и его ученики - В.И. Яворский, П.И. Степанов, А. А. Гапеев. Большие работы были проведены М.А. Усовым, Ю.А. Жемчужниковым, И.И. Горским, Г. А. Ивановым, М.М. Пригоровским, А.К. Матвеевым, Г.Ф. Крашенинниковым. Развитие учения о геологии угля в зарубежных странах связано с именами немецких (Г. Потонье, К. Науман, М. и Р. Тейхмюллеры, Э. Штах и др.), английских (М. Стопе, К. Маршалл, У. Фрэнсис и др.), американских (Р. Тиссен, Д. Уайт и др.), голландских (Д. Кревелен), чешских (В. Гавлена) ученых [1; 26; 31; 32; 44; 45; 47; 53; 59; 70; 71; 74; 84; 85; 104; 112; 136; 139; 141; 146].
В разрезе литосферы угленосные отложения не образуют мощную непрерывную формацию, а занимают определенное положение. Анализ стратиграфического и палеогеографического распределения масс углей на Земле лег в основу разработанной в 1937 г. академиком П.И. Степановым теории поясов и узлов углеобразования [30;82]. В ходе исследований была установлена определенная закономерность в размещении одновозрастных угольных районов и бассейнов в виде поясов широтного или субмеридионального направления, приуроченных к зонам земной поверхности с палеоклиматическими и геотектоническими условиями, благоприятными для накопления угольной массы. На основании стратиграфического распределения учтенных запасов углей П. И. Степанов выделил два максимума углеобразования - в верхнем карбоне - перми и в палеогене - неогене, а также высказал предположение о наличии третьего - в юрско-нижнемеловое время. Последующие исследования подтвердили эти закономерности. В России основные запасы угля сосредоточены в бассейнах пермского (48,5 %) и юрско-мелового (39 %) возрастов.
1
Пояс углеобразования — глобальная система, включающая системы более низкого иерархического уровня: узлы углеобразования, бассейны, залежи, пласты, линзы торфа или угля (А.И. Егоров, 1991)
Узел углеобразования - угленасыщенные территории угленосных областей, или самостоятельные объекты в пределах поясов и провинций со сходными палеоструктурными и палеогеографическими условиями углеобразования. В структурном отношении - консолидированные блоки, окаймленные мобильными структурами, развитие которых предопределило режим осадконакопления в узлах
Углеобразование является одним из региональных геологических процессов, проявившихся на территории всех континентов, характеризуется четкими закономерностями: Угленакопление зарождалось там, где возникало благоприятное сочетание фитологических, климатических, палеогеографических и геотектонических предпосылок. Начало и дальнейшее развитие этого процесса связано с эволюцией растительности. Углеродистое вещество - продукт преобразования примитивных низших водорослей присутствует в небольших количествах во многих докембрийских осадочных толщах. В отложениях кембрия, ордовика, силура известны углистокремнистые, углисто-глинистые сланцы исходным материалом, для которых являлась биомасса из преимущественно низших растений. Угленакопление промышленного типа относится к середине девонского периода, когда развитие высших наземных растительных форм по побережьям материков и островов сопровождалось формированием единичных относительно мощных пластов сапропелево-гумусовых углей. В среднем карбоне отмечен расцвет пышной наземной растительности и соответственно максимум паралического углеобразования, обусловившего формирование всех известных каменноугольных бассейнов Земного Шара [32; 107]. Эволюция флоры и ее дальнейшее продвижение в глубь материков привело к разнообразию форм угленакопления. В меловую эпоху осадконакопления господствовали условия лимнического накопления углей. Направленность и интенсивность процесса углеобразования во все геологические эпохи обуславливал климат. Именно с древними зонами длительного проявления влажного и теплого климата связано распространение поясов углеобразования [107]. Наиболее четко фиксируется Северный и Экваториальный пояса угленакопления в современной материковой части земного шара (рис. 2.4) [30]. Площади непрерывного распространения угленосных формаций колеблются от нескольких десятков до нескольких сотен км; мощности - от десятков м до 20 км, число заключенных в них угольных пластов исчисляется от единиц до сотен. Все основные черты угленосных формаций - их мощность, пространственная изменчивость состава и строения, взаимоотношение с вмещающими породами, количественная и качественная характеристика угленосности, метаморфизм углей, тектоника и др. определяются характером и интенсивностью колебательных движений земной коры, в тесной взаимосвязи с историей структурного развития и палеогеографией. Угленосные формации, приуроченные к краевым прогибам, унаследованным и наложенным крупным впадинам на складчатом основании характеризуются большой мощностью, что обусловлено зональностью тектонического строения (от сильно дислоцированных структур по границе с орогенными областями к спокойным в центральной и приплатформенной частях бассейна), много- пластовостью; горизонтальной и вертикальной зональностью в проявлении регионального метаморфизма углей, широким диапазоном их марочного состава (от бурых до антрацитов). С этими формациями связаны бассейны, обеспечивающие сырьем коксохимическую промышленность: Донецкий, Кузнецкий, Карагандинский и Печорский. К платформенным областям приурочены, как правило, крупные по масштабам процессы углеобразования. В угленосных формациях, связанных с постороген- ными (Челябинский и Тургайский бассейны), унаследованными и наложенными впадинами (Канско-Ачинский, Майкюбенский и Южно-Уральский бассейны) часто накапливались мощные угольные пласты.

К платформенным синеклизам приурочены маломощные угленосные формации с невысокой угленосностью (Подмосковный и Иркутский бассейны). Степень углефикации углей платформенных формаций невысокая, преобладают угли бурые и каменные марок Д и Г. В орогенных областях углеобразование проявилось слабо, на локальных площадях, где создались благоприятные для континентального осадконакопления условия. Из-за сложной тектоники такие месторождения имеют очень ограниченное промышленное значение [1;53;109].

Рис. 2.4. Пояса и узлы углеобразования в среднем карбоне (по А.И. Егорову, 1960)
А.П. Блудоров (1950) предложил классифицировать угленосные отложения в зависимости от структурно-тектонических особенностей земной коры (табл. 2.5).
Наиболее крупные бассейны и месторождения бурых углей характерны для мезозойско-кайнозойских отложений. Исключение составляют нижнекаменоугольные буроугольные бассейны Восточной Европы (Подмосковный бассейн). В Европе залежи бурого угля связаны почти исключительно с отложениями неоген-палеогенового возраста, в Азии - преимущественно юрского, в меньшей степени мелового и палеогеннеогенового, на остальных континентах - мелового и палеоген-неогенового.
В России основные запасы бурого угля приурочены к юрским отложениям. Значительная часть углей залегает на небольших глубинах в угольных пластах (залежах) мощностью 10-60 м, что позволяет отрабатывать их открытым способом. На отдельных месторождениях мощность залежей достигает 100-200 м.

Классификация угленосных отложений в зависимости от структурно-тектонических особенностей земной коры (поА.П. Блудорову, 1950)

Структурная характеристика области угленакопления	Геосинклиналь живущая	Г еосинклиналь, заполненная осадками и превратившаяся в устойчивый участок з. к.	Платформа в стадии подвижности	Платформа в стадии консолидации
Тип угленосной толщи	Паралический (большая мощность, ритмическая седиментация, метаморфизм пород)	Лимнический (значительная мощность 1000-3000 м; слабо выраженные ритмичность и метаморфизм	Паралически-лимнический (небольшая мощность - до 100 м; ритмическая седиментация, отсутствие метаморфизма	Лимнический (небольшая мощность 1000-3000 м; слабо выраженные ритмичность и метаморфизм
Отношение угленосной толщи к подстилающим породам	Стратиграфически связана непрерывно	Стратиграфически не связана; лежит на размытой поверхности; свидетельствует о длительном пе-рерыве во времени	Стратиграфически связана, иногда наблюдается размыв в основании	Стратиграфически не связана; лежит на размытой поверхности - длительный перерыв во времени
Фациальный состав	1. Комплекс сЬаиий мелко- водных заливов: а) известия- ки оолитовые или органоге- ные; б) известняки пелито- морфные и илистые; в) известняки и глины с антрако- зитами; г) песчаники с прибрежной морской фауной	1. Комплекс сЬаиий дельт и ни- зовых частей ос к: а) алевролиты; б) песчаники; в) конгломераты	1. Комплекс сЬаиий мелковод- ных заливов: а! известняки оолитовые или органогеные с морской фауной; б) известняки с антракозитами; в) известняки пелитоморфные; г) аргиллиты (глины) с морской фауной	1. Комплекс фаций дельт и низовых частей рек: а) пески с косой слоистостью; б) конгломераты или галечники;
	2. Комплекс фаций дельт и низовых частей ос к: а) песчаники чисто кварцевые; б) песчаники с примесью органического детрита	2. Комплекс озсоных фаций: а) аргиллиты (глины) с пресноводной фауной; б) алевролиты; в) сапропелевые угли	2. Комплекс фаций дельт и ни- зовых частей ос к: а) песчаники кварцевые с дельтовой слоистостью; б) песчаники кварцевые с речной слоистостью	2. Комплекс озерных фа- иий: а) аргиллиты (глины) с пресноводной фауной; б) алевролиты; в) сапропелиты
	3. Комплекс фаций пример- ских топяных болот: а) гли- нистые сланцы; б) каменные угли (антрациты); в) сапропелиты (едали от берега)	3. Комплекс фаций болот: а) аргиллиты (глины) с пресноводной фауной; б) алевролиты; в) угли гумусовые блестящие, кла- реновые, полосчатые, бурые, сильно измененные (мало растворимых гуминовых кислот)	Комплекс фаций приморских топяных болот: а) аргиллиты, глины пиритоносные; б) угли бурые гумусовые (вблизи берега); в) липтобиолиты; г) богхеды (вдали от берега); д) кеннели; Комплекс фаиий осушенных болот: а) угли сажистые и фю- зен-ксиленоеые	Комплекс фаций болот: а) аргиллиты (глины); б) угли плотные, бурые; в) угли листоватые; г) угли бурые смолистые; д) лигниты; Комплекс фаиий осу- шенных болот: а) угли са- жистые; б) угли фюзен- ксиленовые

Общие мировые ресурсы бурых углей оцениваются (до глубины 600 м) в 4,9 трлн тонн (1981 г.). Мировые запасы подсчитаны в количестве 1,3 трлн тонн, из них измеренные (в России по категориям А + В + С,) 0,3 трлн. тонн. Основные запасы сосредоточены в России, Германии, Польше, Чехословакии, Австралии. Общие геологические запасы и ресурсы бурых углей в СССР оцениваются в 2090 млрд тонн (1981).
Основные буроугольные бассейны: Канско-Ачинский, Илийский, Подмосковный, Днепровский, Южно-Уральский, Челябинский, Тургайский, Иркутский, Майкюбен- ский, Угловский, Латроб-Валли (Австралия), Форт-Юнион, (часть Альберты США), Нижнерейнский (Германия), Тюринго-Саксонский и Магдебургский (Германия), Мис- сисипский и Техасский (США, лигнит), Анатолийский (Турция), Фейвели (Индия), Ал- та-Амазона (Бразилия). Основные прогнозные ресурсы бурого угля сосредоточены в Ленском и Канско-Ачинском бассейнах (1980 г.).
В угледобывающих бассейнах, на месторождениях глубина подземной разработки не превышает 600 м, за исключением Челябинского бассейна и отдельных месторождений Средней Азии. Для большинства месторождений предельная мощность угольных пластов, разрабатываемых открытым способом, - 2 м, подземным - 0,8—1,3 м.
Россия занимает первое место в мире по разведанным запасам угля. На ее территории расположено 23 % мировых запасов угля разного типа: антрациты, бурые и коксующиеся. Антрациты и бурые угли служат энергетическим топливом и сырьем для химической промышленности. Коксующиеся угли используются в качестве технологического топлива в черной металлургии.
Угольные ресурсы размещаются по территории страны неравномерно. На долю восточных районов приходится 93 %, г на европейскую часть — 7 % всех запасов страны. Важным показателем экономической оценки угольных бассейнов является себестоимость добычи. Она зависит от способа добычи, который может быть шахтным или карьерным (открытым), структуры и толщины пласта, мощности карьера, качества угля, наличия потребителя или дальности перевозки. Наиболее низкая себестоимость добычи углей в Восточной Сибири, наиболее высокая — в районах Европейского Севера.
Значение угольного бассейна в экономике региона зависит от количества и качества ресурсов, степени их подготовленности к промышленной эксплуатации, размеров добычи, особенностей транспортно-географического положения. Угольные бассейны восточных районов России опережают европейскую часть по технико-экономическим показателям, что объясняются способом добычи угля в этих угольных бассейнах. Открытым способом добываются угли Канско-Ачинского, Кузнецкого, Южно-Якутского, Иркутского бассейнов.
Бурые угли залегают в основном на Урале, в Восточной Сибири, в Подмосковье. Каменные угли, в том числе коксующиеся, залегают в Кузнецком, Печорском и ЮжноЯкутском бассейнах. Основными угольными бассейнами являются Печорский, Кузнецкий, Канско-Ачинский, Южно-Якутский и Подмосковный бассейны [32]. Краткие сведения по крупнейшим угольным бассейнам приведены в табл. 2.6.

<< | >>

↑

Источник: Чернова О.С.. Основы геологии нефти и газа: учебное пособие. 2008

Еще по теме Основные закономерности угленакопления:

- Историческая геология, палеонтология - Геодезия - Геология -