Файл: Волков В.Н. Генетические основы морфологии угольных пластов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.07.2024
Просмотров: 144
Скачиваний: 0
в |
архипелаг |
многочисленных мелких |
и крупных |
плоских |
островов |
в |
условиях |
обширного мелководного |
бассейна, |
который |
в свою |
очередь сменяется обстановкой открытого моря. Близкие представле ния высказывались неоднократно [88, 90, 63, 3].
При таком представлении прибрежная часть континента и много численные плоские залесенные острова, разбросанные по территории углеобразоваиня, будут представлять собой, с одной стороны, участки и зоны существенно автохтонного углеобразования в усло виях торфяников (с проявлением аллохтонии), а с другой — служить источниками сноса растительного материала в относительно неболь шие межостровные и мелководные бассейны, обусловливая в' них существенно аллохтонные условия (с проявлением автохтонии) при незначительной в целом дальности переноса.
Выводы. Проявления аллохтонии в пределах области углеобра зования являлись обязательным и существенным фактором форми рования большинства угольных пластов, так как имеются несомнен ные признаки не только отложения, но и перераспределения расти тельного материала в водной среде.
Если возможные способы накопления исходного растительного материала расположить в ряд, отражающий разные соотношения элементов автохтонии и аллохтонии (собственно автохтония, автохтонпя с незначительной аллохтонией, автохтонно-аллохтонные усло вия, аллохтоння с незначительной автохтонией, собственно аллохтония), то основную массу промышленных угольных залежей сле дует связывать со средними членаші этого ряда, отвечающими слож ному автохтонно-аллохтонному способу. Крайние типы условий имели в прошлом ограниченное растространенне и соответственно небольшое значение.
На |
протяжении |
времени формирования пласта соотношение |
между |
автохтонией |
и аллохтонией не оставалось постоянным. Так, |
в разрезе пласта, в слоях, непосредственно прилегающих к почве пли прослоям с корневыми остатками, частично распространенным в угле, условия были близки к автохтонным (при участии аллох тонии). Наоборот, в угольных горизонтах, прилегающих к прослоям слоистых пород или тонштейнов, существенное проявление имели аллохтонные процессы. Соответственно менялись соотношения ука занных элементов на площади: от зон отвечающих существенно автохтонным условиям, до участков и зон, связанных преимущест венно с аллохтоннымп обстановками при явно подчиненном значении элементов автохтонии.
Признавая главным автохтонно-аллохтонный способ накопления растительного материала, следует расширить понятие о древнем углеобразующем торфянике, который мог быть автохтонным, автох- тонно-аллохтонным п аллохтонным, отличаясь разными условиями дифференциации материала в водной среде.
Г Л А В А I I
СОКРАЩЕНИЕ МОЩНОСТИ ПЛАСТОВ В ПРОЦЕССЕ ТОРФО- И УГЛЕОБРАЗОВАНИЯ
Сокращение мощности (усадка) торфяных залежей в процессе их превращения в пласты бурого и каменного угля достигает больших величин и оказывает влияние на механизм формирования пластов. Прямых способов определения усадки путем непосредственного сравнения пластов торфа п угля нет. Возможны лишь косвенные способы и приемы, которые можно разделить на геологические и расчетные.
Геологические способы определения усадки залежей основаны на общем принципе: сопоставление мощностей, угольного пласта (или его отдельной пачки, слоя) по двум соседним разрезам, один из которых сложен углем, а другой, помимо угля, содержит прослои пород или включения ископаемых пней, конкреций, минеральных зерен, смоляных тел, сплющенных обломков древесины.
Расчетные способы определения усадки залежей основаны наизучении изменений веса и объема торфяной массы, которые проис ходят в процессе превращения торфа в уголь и при последующих стадиях углефпкации.
1. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ СОКРАЩЕНИЯ МОЩНОСТИ ЗАЛЕЖЕЙ
По ископаемым пням. В угольных пластах иногда встречаются вертикально стоящие пни ископаемых деревьев. Верхние части пней оканчиваются приблизительно на одном уровне, который нередко соответствует прослою глинистой породы небольшой мощности, отве1 чающему кратковременному перерыву в накоплении пласта. Над пнем наблюдается изгиб глинистого слоя, обусловленный значи тельно большим уплотнением землистой угольной массы, по сравне нию с древесным стволом. Расчет усадки прост и не требует пояс нений (рис. 5).
Имеющиеся примеры относятся главным образом к пластам тре тичных бурых землистых углей Европы [199, 226, 220]. Полученные значения степени сокращения мощности составляют 1,2—1,8, а с уче- , том усадки самих пней принимаются равными 2—2,5. Иначе говоря, буроугольный пласт мощностью 1 м отвечает мощности торфяной
2* |
19 |
залежи, равной 2—2,5 м. С помощью ископаемых пней в редких случаях возможно определение усадки вмещающих пород [238].
По конкрециям н другим включениям в пластах. Общая схема определения сводится к следующему. Сравниваются два соседних разреза угольного пласта (или его отдельной пачки). Один разрез полностью сложен углем, второй включает конкрецию. При этом важно, чтобы сравнивались синхронные части разреза, которые «маркируются» слойками определенного типа угля, минеральными прослойками и т. п. Предполагается что верхняя и нижняя гра ницы изучаемой пачки (слоя) первоначально были параллельны. Позднее, в процессе уплотнения залежи рассматриваемые разрезы
Рис. о. Определение сте пени сокращения мощности торфяного пласта по иско паемым ппям (по Ф. Глокнеру)
h — степень с о к р а щ е н и я |
м о щ н о |
||
сти пласта; |
с — мощность |
н е у п |
|
л о т н е н н о й |
части р а з р е з а |
пласта |
|
м е ж д у почвой и |
глинистым |
||
просл'оем (отвечает |
высоте пня); |
||
а — мощность той ж е части |
р а з |
|||
р е з а |
пласта |
п о с л е |
у п л о т н е н и я . |
|
1 — |
бурый |
у г о л ь ; |
г — г л и н и |
|
стый |
п р о с л о й ; 3 — |
почва; |
4 — |
|
к р о в л я ; S — ископаемый |
пень |
|||
подвергались неодинаковой усадке: большей в первом случае и мень шей — во втором (конкреции можно практически считать несжимае мыми). В результате слон угля огибают конкрецию и по отношению мощностей синхронных частей разреза можно определить величину степени сокращения. При этом выделяется два варианта схемы, разница между которыми .состоит лишь в том, что ближайший к конк реции маркирующий слой, относительно которого делаются замеры, в первом случае непосредственно соприкасается с конкрецией, а во втором -— располагается на некотором удалении от нее (рис. 6).
Фактические данные по применению этого способа довольно многочисленны [231, 238, 212, 56, 124]. П. В. Зарицкий приводит результаты 24 определений усадки с помощью конкреций разного типа для условий Донбасса (табл. 1). Определяемые им значения соответствуют усадке от состояния плотного зрелого торфа.
Степень сокращения для кремнистых конкреций связана с более поздним, по мнению П. В. Зарицкого, их образованием, когда тор фяная масса была уплотнена в сравнительно большей степени, чем во время образования карбонатных конкреций. Интересно отметить, что от кровли к почве наблюдается снижение коэффициента усадки (4,8—4,4—3,5), что свидетельствует о большем уплотнении вещества в нижних слоях залежи к моменту появления конкреций.
Близкие |
данные |
по пластам |
восточного Донбасса |
получены |
А. С. Прокопченко, определявшим |
усадку по конкрециям, |
а также |
||
с помощью |
смоляных |
тел, которые принимались за образования, |
||
20
сохраняющие, подобно конкрециям, свои размеры и форму в про цессе углефикацип. Степень сокращения определялась для углей разной степени метаморфизма, зольности и петрографических типов. Полученные данные свидетельствуют об увеличении усадки с повы шением степени углефикацни (ДБ —3,5—4; Д — 4—4,5; А — 5,5— 7), с уменьшением зольности углей (для антрацитов от 5,5 при золь ности 17—20% до 6—7 при зольности 10—12%), с уменьшением количества фюзенизнрованных компонентов.
Рис. 6. Определение степени сокращения мощности торфяного пласта по кон крециям (по О. Штуцеру, Р. Тайхмюллеру, П. В. Зарпцкому)
h — степень с о к р а щ е н и я мощности пласта; а — мощность и с с л е д у е м о й частп р а з р е з а п л а с т а , с л о ж е н н о й углем; в — мощность той ж е ( с и н х р о н н о й ) части р а з р е з а пласта, с л о ж е н н о й у г л е м и включающей к о н к р е ц и ю ; с — мощность к о н к р е ц и о н н о г о тела.
1 — у г о л ь ; 2 — м а р к и р у ю щ и й с и н х р о н н ы й с л о й ; 3 — к о н к р е ц и я
Т а б л и ц а 1
Т и п ы к о н к р е ц и й |
Ч и с л о |
У с а д к а |
з а м е р о в |
|
7 |
5.0 |
(4,4--5,3) |
Карбонатно-сульфндиые |
3 |
4,8 |
(4,6--5,1) |
|
8 |
4,3 |
(3,9--4,5) |
|
6 |
3,4 |
(2,8--3,8) |
А. И. Егоров [50] отмечает, что -величины усадки торфа, опре деляемые с помощью конкреций, смоляных тел, деформированным стволам деревьев и др., являются заниженными. Они отражают лишь сокращение объемов, начиная с определенной (хотя и раннедиагенетической) стадии превращения торфа и не учитывают зна чительной усадки биомассы, происходящей в предшествующий (до геологический период формирования торфяника.
Степень сокращения объемов биомассы на разных стадиях ее превращения по расчетам А. И. Егорова, выполненным с помощью
замеров деформаций оболочек спор и зерен пыльцы, |
выражается |
||
следующими |
величинами (табл. 2). . |
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 2 |
|
С т а д п и п р е в р а щ е н и я |
|
У с а д к а |
Торфяная стадия (от слабо разложенной |
массы до предельно |
4 - 6 |
|
уплотненного |
зрелого торфа) |
|
|
Буроугольная |
стадия (от торфолигннта |
до перехода в камен |
2—2,5 |
ные угли) |
|
|
(10-15)* |
Каменноугольная стадия: |
|
|
|
а) до среднемотаморфпзоваиных углей |
|
1,5—1,7' |
|
б) до антрацпта |
|
2,5-3 |
|
|
|
|
(28-40)* |
* Ц п ф р ы у с а д к и от начала п р о ц е с с а .
Укажем еще пример определения усадки по минеральным вклю чениям в углях. В шлифе газового угля Черемховского месторожде ния обнаружено зерно кварца размером 112,5 ц, залегающее в тон ком прослойке углистой глины, который в свою очередь заключен в обрывке гелифицированной ткани (рис. 7). Полоска гелнфицпрованной ткани огибает с двух сторон зерно кварца. Можно полагать, что размер кварцевого зерна отвечает средней мощности прослойка углистой глины по обе стороны от зерна. Первоначально полоски гелифицированного вещества располагались, видимо, горизонтально.
т |
|
|
|
30-т-1 5 |
Средняя |
мощность прослойка |
глины |
составит |
1 ^ '— = 22,5 и. |
|
|
112 5 |
|
|
Усадка |
соответственно равна |
' = |
5 (данные |
И. Б. Волковой). |
Используя конкреции, можно определять степень уплотнения вмещающих угли пород [238, 123, 141].
По сплющенным стволам древесины. В торфяниках и угольных пластах встречаются стволы ископаемых деревьев, которые вслед ствие проявления сил сдавливания сплющены и имеют эллиптиче скую форму в поперечном сечении. Степень сплющенности стволов по сравнению сих первоначальным круглым сечением может служить некоторой мерой усадки торфяной залежи [208]. Для расчетов используют горизонтально залегающие стволы. При этом предпола гается, что в процессе сплющивания объем ствола остается постоян ным. Усадка принимается равной корню квадратному из отношения длинной и короткой осей эллипса, замеряемых в сечении сплюсну того ствола (рис. 8). Так, например, при отношении осей 4 : 1 усадка ствола равна 2.
22
