Метаморфизм углей

Метаморфизм углей (стр. 1 из 4)

Метаморфизм углей

Введение…………………………………………………………………………………………II

Глава 1

Закономерности изменения свойств углей.

Стадийность процессов их преобразования………………………………………………IV

Основные понятия…………………………………………………………………….IV

Изменение физических свойств углей………………………………………………IV

Изменение химического состава……………………………………………………..V

Перестройка молекулярной структуры………………………………………….VI

Соотношение стадий преобразования ОВ углей и вмещающих их осадочных пород…………………………………………………………………………………………….VI

Глава 2

Условия углефикации

Температура……………………………………………………………………………VIII

Давление…………………………………………………………………………………VIII

Время………………………………………………………………………………………IX

Глава 3

Виды метаморфизма………………………………………………………………………….XI

Введение и краткий обзор представлений…………………………………………XI

Классификация видов метаморфизма углей

Региональный метаморфизм…………………………………………………….XI

Контактовый метаморфизм………………………………………………….XIII

Термальный метаморфизм…………………………………………………….XIV

Динамометаморфизм……………………………………………………………XV

Гидротермический метаморфизм……………………………………………..XV

Радиотермический метаморфизм……………………………………………..XV

Импактный метаморфизм…………………………………………………….XV

Заключение…………………………………………………………………………………XVII

Список использованной литературы………………………………………………..XVIII

Приложения…………………………………………………………………………………XIX

Введение

Углями называют осадочные горные породы, сложенные продуктами преобразования органического вещества растительных организмов, минеральными компонентами и содержащие то или иное количество влаги.

Они представляют собой наиболее концентрированную форму существования фоссилизированного ОВ в стратисфере. Собственно к углям как полезным ископаемым относятся породы с содержанием минерального вещества не более 30-40%, редко 45% (на сухую массу).

Естественная влажность меняется от 60-40% у бурых углей до нескольких процентов у антрацитов.

Ископаемые угли отличаются по:

Q внешнему виду,

Q составу и свойствам, что обусловлено исходным типом ОВ,

Q условиями его накопления,

Q неодинаковой степенью последующих изменений,

Q количеством и составом минеральных примесей.

Существует множество классификаций углей:

Q генетических,

Q химико-технологических,

Q промышленных

Q и их сочетаний.

При характеристике углей важно подчеркнуть особую роль углефикационных процессов. Однотипные по исходному материалу угли (например, гумиты, самые распространенные) образуют более или менее непрерывный ряд, который восходит к торфам, а заканчивается антрацитами, далее переходящими в графиты:

(Торф) – бурые угли – каменные угли – антрациты – (графит).

Этот ряд отражает фактически наблюдаемый рост зрелости углей и связывается с определенными этапами и стадиями изменения ОВ.

Выделяются: а) начальный этап торфообразования (или гумификация),

б) основной этап собственно углеобразования (или углефикация),

в) конечный этап графитообразования (или графитизация).

Главный интерес представляет этап углефикации. Этот термин, предложенный в 30-х годах З.В. Ергольской, широко используется ныне применительно не только к углям, но и вообще к процессам изменения ископаемого ОВ любого типа и любой степени концентрации.

В ряду углефикации (или по-другому катагенеза) выделяют три крупные группы углей:

Q бурые угли,

Q каменные угли,

Q антрациты.

Границы между ними постепенны и в известной степени условны. В свою очередь каждая из этих групп подразделяется на подгруппы, типы или «марки», отвечающие стадиям и подстадиям углефикации.

ГЛАВА 1

Закономерности изменения свойств углей.

Стадийность процессов их преобразования.

Основные понятия.

Когда говорят об изменении свойств углей, то имеют в виду изменение ОВ гумусовой природы. Изменение свойств углей начинается с момента их образования, то есть после перехода торфа в бурый уголь.

Под углефикацией понимается процесс изменения бурого угля до антрацита. При таком понимании углефикации общий процесс преобразования органического вещества должен заканчиваться графитизацией, а все изменения в ряду торф-графит выглядеть как гумификация-углефикация-графитизация.

Использование термина метаморфизм целесообразно для обозначения определенной группы стадий изменения углей, а также вполне допустимо в его изначальном смысле – превращение (греч.) – для любых изменений в самом широком понимании этого слова. Термин метаморфизм сейчас традиционно всеми используется для угольной геологии наряду с понятиями катагенез и углефикация.

Изменение физических свойств углей.

Уголь как сложная горная порода характеризуется большим разнообразием физических свойств. Изучая некоторые из них посредством анализа

Q оптических,

Q механических,

Q электрических,

Q магнитных,

Q акустических

физических показателей, можно найти и определить переломные моменты в истории углефикации.

Изменение ряда физических свойств углей в процессе углефикации показало, что они выражаются гиперболической, параболической или синусоидообразнойкривыми (Ю.Р. Мазор, 1985). (Прил. 1)

По гиперболическому закону (который еще называют линейным) с увеличением значений в ряду углефикации от бурых углей до антрацитов изменяются

Q показатели отражения,

Q показатели преломления,

Q кажущаяся плотность,

Q коэффициент Пуассона,

Q ароматичность,

Q диамагнитная и истинная магнитная восприимчивость,

Q спектр электронного парамагнитного резонанса.

По этому же закону, но с уменьшением значений в ряду углефикации, изменяются

Q двуотражение,

Q молярная теплоемкость,

Q удельное сопротивление.

По параболическому закону изменяются

Q действительная плотность,

Q общая пористость,

Q максимальная внутренняя влажность,

Q теплота смачивания,

Q механическая прочность,

Q частота эндогенных трещин,

Q коэффициенты теплопроводности и температуропроводности,

Q конденсация колец,

Q удельная электропроводность,

Q диэлектрическая постоянная,

Q парамагнитная восприимчивость,

Q скорость ультразвука,

Q коэффициент акустической анизотропии.

Минимум своих значений перечисленные показатели достигают на средних стадиях ряда углефикации. Некоторые другие свойства, изменяющиеся по этой же кривой, на средних стадиях характеризуются максимальными значениями.

Более сложные превращения в ряду углефикации испытывают микротвердость и микрохрупкость, изменяясь по синусоидообразной кривой с тремя максимумами и тремя минимумами своих значений в ряду углефикации. Твердость, модуль Юнга и сдвига, сжимаемость, упругость, пластичность изменяются по синусоиде всего с двумя максимумами и минимумами значений.

Изменение химического состава.

Изменение элементного состава углей происходит по гиперболической кривой. всех элементов уменьшается, за исключением углерода, которого становится больше.

Скорость изменения на пути углефикации неравномерна:

Q у углерода – до стадии конечных жирных углей она значительна, после жирной стадии падает,

Q у водорода – наблюдается обратное соотношение скоростей, но до газовой стадии,

Q содержание азота начинает активно снижаться со стадии тощих углей.

Изменяющиеся по параболической кривой теплота сгорания и влажность углей достигает соответственно максимума и минимума своих значений на стадиях К-ОС и К. Увеличение теплоты сгорания происходит относительно медленно до стадии Т, после которой резко убывает.

Уменьшение выхода летучихвеществ характеризуется двумя перегибами на границе Г и Ж, ПА и А. Скорости изменений значительны между стадиями Ж и ПА, уменьшаясь до жирной и послеантрацитовой стадий.

Перестройка молекулярной структуры.

Изменения физических свойств и химического состава углей, несомненно, являются лишь отражением молекулярной перестройки, испытываемой углем в процессе его углефикации.

Сейчас уголь принято считать полимером, но состоящим из огромного количества разных по природе структурных единиц. Общим для них является наличие ядерной части их конденсированных ароматических колец углерода и периферийной неароматической их алифатических и алициклических боковых радикалов с гетеро- и другими элементами.

В процессе молекулярного превращения углей выделено четыре этапа:

1. до буроугольной стадии,

2. буроугольная – стадия жирных углей,

3. жирные – полуантрациты,

4. полуантрациты – антрациты.

Первый этап – дополимерный, на втором создается полимерная структура угля, и наибольшим изменениям подвергается периферийная часть структурных единиц.

На третьем этапе, начиная с углей стадии Ж и кончая стадиями ОС-Т, помимо периферийной части начинает изменяться и ядерная.

Заключительные изменения в угле начинаются на четвертой стадии и определяются превращением ядерной части.

Соотношение стадий преобразования ОВ углей и вмещающих их осадочных пород.

Мнение о большей чувствительности ОВ углей к изменению температур по сравнению с осадочными терригенными породами делают необходимым определение соотношения стадий преобразования углей и вмещающих их пород.

Источник: https://mirznanii.com/a/325355/metamorfizm-ugley

Метаморфизм углей

Метаморфизм углей

Предыдущая12131415161718192021222324252627Следующая

Метаморфизм углей – превращение бурого угля последовательно в каменный уголь, антрацит и графит преимущественно под влиянием повышенной температуры и давления в земных недрах, сопровождающееся изменением химического состава, структуры и физических свойств. Происходящие изменения состава и свойств в основном затрагивают гелифицированные компоненты. Наиболее податлив к метаморфизму гумусовый уголь наименее – сапропелевый.

По характеру геологических процессов, приведших к преобразованию растительного вещества в недрах Земли, различают следующие виды метаморфизма: региональный, термальный /контактовый и неконтактовый/, динамометаморфизм и радиогенный.

Региональный метаморфизм происходит на больших площадях /регионах/ в период погружения угленосной толщи при одновременном воздействий на угли температуры и давления. Ископаемые угли образуются в интервале температур от 30-40°С /переход бурых углей в каменные/ и до 300°С /образование антрацитов/ и при статическом давлении до 250 МПа.

В угольных бассейнах региональный метаморфизм обусловил существование вертикальной и горизонтальной зональности в распространении углей различной степени метаморфизма. Как заметил К.Хильт еще в 1873 г.

, с увеличением стратиграфической глубины наблюдается закономерное повышение степени метаморфизма углей /правило Хильта/ при одном и том же составе исходного растительного материала выход летучих веществ, количественно отражающий степень метаморфизма углей в нижележащем пласте меньше, чем в вышележащем.

В Донбассе через каждые 100 м отмечено закономерное падение выхода летучих веществ /градиент метаморфизма/ в пределах 0,5-1,4 %, в Кузбассе – 0,5- %, в Рурском бассейна – 2,3

Горизонтальная зональность в размещении углей с одинаковой степенью метаморфизма определяется тектоническими особенностями бассейна. В Донбассе зоны изометаморфных углей расположены почти симметрично по отношеиию к оси Главного антиклинала и соответствуют зонам увеличения мощности угленосной толщи каменноугольных отложений /рис. 16/.

Термальный метаморфизм пoдpaздeляeтся на контактовый и неконтактовый. При контактовом матаморфизме изменение углей происходит' при непосредственном соприкосновении вторгшихся в угленосную толщу изверженных пород.

Размеры зон контактовых изменений зависят от состава внедрившихся пород /температура расплава основных пород – 1100-1300 °С, кислых – 800-900°С, их расположения по отношению к угольному пласту /наиболее эффективно при внедрении в почву угольного пласта/, мощности и характера перекрывающих пород /влияет на продолжительность остывания магмы/.

Непосредственное влияние теплоты малых интрузий типа даек, штоков, силлов на вмещающую их угленосную толщу изучено на угольных месторождениях в Донбассе, Кузбассе и на о. Сахалин.

Угли на контакте с ними графитизированы, а по мере удаления от контакта можно встретить антрациты, тощие угли, кокс и т.д. Однако общая мощность измененных углей и пород обычно исчисляется несколькими метрами.

Если исходный уголь был сильно метаморфизован, то влияние малых интрузий оказывается на нем незначительно. Иногда внедрившаяся магма не имеет непосредственного контакта с угольным пластом.

В этом случае преобразование угля происходит под влиянием теплоты остывающего расплава, а степень изменения зависит от размеров и состава магматического тела, расстояния от пласта угля, пористости и теплопроводности вмещающих пород /неконтактовый метаморфизм/.

.Термальный метаморфизм различной степени проявился в Тунгусском, Кузнецком, Донецком и других угольных бассейнах. На территории Тунгусского бассейна в триасе произошло внедрение магмы в пермскую угленосную толщу с образованием секущих тел и стратифицированных залежей /рис.17/.

Тепловое воздействие интрузий привело к изменению марочного состава углей oт бурых до антрацитов и графита. В юго-западном Донбассе между с.Константиновка и ст.Еленовка на площади размером около 50 км2 нижне-карбоновые угли имеют аномально завышенную степень метаморфизма.

На общем фоне марок Г-Ж и К вклиниваются участки с тощими углями, полуантрацитами и антрацитами. Хотя эта площадь пересечена многочисленными секущими и пластовыми дайками, но высокометаморфизованные угли нередко находятся от них на значительном расстоянии.

Это свидетельствует о том, что в данном случае наблюдается не контактное воздействие интрузивного комплекса на уголь, а влияние теплоты внедрившихся магматических тел.

Динамометаморфизм /дислокационный или тектонический/ – преобразования углей под влиянием теплоты, выделяющейся при тектонических процессах. Из-за малого количества выделяемой при тектонических процессах теплоты этот вид метаморфизма признают не все геологи.

Радиогенный метаморфизм протекает под воздействием теплоты, выделяющейся при распаде радиоактивных элементов в минералах /уранинит, уранофан и др./. Он отмечается в угольных пластах, находящихся близ источника радиоактивной теплоты.

Подразделение ископаемых углей на группы и стадии метаморфизма /ГОСТ 21489-76/ производится по показателю отражения витринита в воздухе и в иммерсионном масле /габл. 4.2/.

Таблица 4.2 – Группы и стадии метаморфизма углей

Группа стадий метаморфизма Стадии метаморфизма Показатель отражения витринита
в воздухе Ra. 10, усл. ед. В иммерсионном масле R0, %
Буроугольная 01

Источник: https://mylektsii.ru/7-47336.html

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Метаморфизм углей

Cтраница 1

Метаморфизм углей является результатом комплексного воздействия РЅР° растительные остатки биологических, физико-химических Рё геологических факторов.  [1]

Метаморфизм углей и превращение бурых углей в каменные могут происходить и на небольшой глубине под действием тепла магматических интрузий.

Результат действия интрузий на уголь наблюдается трех родов.

Если магма РїСЂРёС…РѕРґРёС‚ РІ непосредственное соприкосновение СЃ органическим веществом, то РѕРЅР° вызывает его СЃСѓС…СѓСЋ перегонку, Рё уголь превращается РІ РєРѕРєСЃ – это контактный метаморфизм 1 СЂРѕРґР°.  [2]

Метаморфизм углей влияет на закономерности изменения особенностей процессов, протекающих в начальные стадии разложения.

Причиной этого является изменение строения макромолекул веществ углей, заключающееся РІ уменьшении нестойких РіСЂСѓРїРї атомов РІ боковых цепях Рё росте размеров системы конденсированных ароматических колец, что РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє уменьшению РёС… реакционной способности. Р’ частности, повышение температурной устойчивости веществ углей СЃ увеличением стадии метаморфизма последних отчетливо прослеживается РЅР° термограммах РїРѕ СЃРґРІРёРіСѓ температурного интервала эндотермических реакций ( СЃРј. СЂРёСЃ. 58), Р° также максимуму газовыделения ( СЃРј. СЂРёСЃ. 97) РІ область более высоких температур.  [3]

Степень метаморфизма угля определяют очень часто РїРѕ содержанию углерода.  [5]

Степень метаморфизма углей РІ пластах закономерно возрастает РїРѕ пластам СЃ севера РЅР° СЋРі. РџРѕ петрографическим признакам РЅР° севере района угли относятся Рє стадии коксовых малометаморфизованных, РЅР° Юж.  [6]

Степень метаморфизма угля пласта Замечательного РІ этом районе мало изменяется.  [7]

Под метаморфизмом угля подразумеваются изменения, происходящие в естественных условиях в пространстве и во времени под влиянием температуры и давления.

�ногда под метаморфизмом углей понимают все изменения, происходящие в процессе углеобразования в торфяной, буроугольной и каменноугольной стадиях.

Это неправильно, так как объединение влияния всех факторов не облегчает, а, наоборот, затрудняет познание причины изменения свойств углей.

Кроме того, в этот термин геологами уже давно вложено определенное содержание, приведенное выше.

Поэтому к категории метаморфических изменений органического вещества углей нельзя отнести явления, обусловленные влиянием бактерий и влиянием химического характера среды.

Тейлора, Таусона, Доната, объяснявших неодинаковые свойства бурых, каменных углей Рё антрацитов влиянием бактерий, РёСЃС…РѕРґРЅРѕРіРѕ материала или первичными условиями превращения, никакого отношения Рє метаморфизму РЅРµ имеют. РљСЂРѕРјРµ того, представления этих исследователей РѕР± углеобразовании РЅР° современном этапе развития науки РѕР± ископаемых углях односторонни Рё оторваны РѕС‚ действительности.  [8]

Р’ СЂСЏРґСѓ метаморфизма углей преобразованность РћР’РљР› изученных образцов соответствует буроугольной Рё каменноугольной ( РґРѕ жирной) стадиям, РЅРѕ РІ отличие РѕС‚ углей РѕРЅР° РЅРµ зависит РѕС‚ глубины залегания вмещающих РїРѕСЂРѕРґ. Здесь, РїРѕ-РІРёРґРёРјРѕРјСѓ, преобладающую роль играют состав Рё структура РёСЃС…РѕРґРЅРѕРіРѕ РћР’, условия его захоронения Рё физико-химические Рё геолого-геохимические факторы осадконако-пления.  [9]

Конечный продукт метаморфизма углей и битумов представляет собой графит, который состоит на 100 % из углерода.

Он как бы соединяет обе ветви каустобиолитов, хотя генезис их существенно различается. Графит не является каустобиолитом, т.к.

он не горит, однако он генетически связан с двумя рядами каустобиолитов.

Следовательно, залежи графита, встречающиеся РІ земной РєРѕСЂРµ, РјРѕРіСѓС‚ представлять СЃРѕР±РѕР№ конечный РїСЂРѕРґСѓРєС‚ преобразования как углей, так Рё битумов.  [10]

Р’ области метаморфизма углей коллоидные процессы характеризуются уже тем, что РІРѕРґР° здесь РЅРµ является растворителем.  [11]

Для определения метаморфизма углей Видавский обратился к геологии.

Согласно теории регионального метаморфизма Степанова Рё РџРѕ-гребицкого, геологическая причина метаморфизма заключается РІ геосин-клинальном опускании угольных пластов Рё давлении РЅР° РЅРёС… налегающей осадочной толщи.  [12]

Петрография Рё степень метаморфизма углей служат РѕСЃРЅРѕРІРѕР№ для составления углехимических карт угольных месторождений.  [13]

Влияние оказывают степень метаморфизма угля, элементарный состав.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Источник: https://www.ngpedia.ru/id145116p1.html

Vse-referaty
Добавить комментарий