Петрографическая характеристика углей, Березовского месторождения Канско-Ачинского буроугольного бассейна

ИЗВЕСТИЯ ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ • И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

_ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА_

Том 201 1972 '

ПЕТРОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УГЛЕЙ, БЕРЕЗОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАНСКО-АЧИНСКОГО БУРОУГОЛЬНОГО БАССЕЙНА

О. А. ДУЛЬЗОН, В. Л. КОКУНОВ

Березовское буроугольное месторождение расположено в пределах Красноярского края, а в тектоническом плане приурочено к северозападной краевой части Минусинского прогиба Саяно-Алтайской складчатой области.

Макроскопическое описание углей производилось по керновому материалу. Отбор образцов производился непосредственно в период бурения скважин, расположенных на двух перекрещивающихся профилях в западной периклинальной части Березовской мульды.

В результате макроскопического изучения угли по блеску разделены нами на матовые, составляющие* 79%; и полуматовыё с полублестящими, составляющие 20,8% всей массы углей.

По макроструктуре угли Березовского месторождения подразделяются на штриховатые —67,8%, штриховато-полосчатые —27,1 %, полосчатые—26% и однородные—2,5%. Таким образом, большая часть изученных углей является либо штриховатыми, либо штриховато-полос-чатыми.

В исследуемых углях макроскопически прекрасно различаются два простых литотипа — витрен и фюзен, и третий — сложного состава — полуматовый или полублестя1ций уголь.

Микрокомпонентный состав углей

Микроскопическое описание углей производили в прозрачных шлифах в проходящем свете, но с обязательной проверкой поведения ми-крекомпонентов в скрещенных николях.

При описании шлифов была принята номенклатура микрокомпонентов ГОСТа 9416-60. Процентный состав микрокомпонентов подсчитывали в шлифах с помощью интеграционного столика типа ИСА, а пересчет на процентный состав микрокомпонентов в пластах* производился по методике 3. В. Ергольской [4].

Прежде чем перейти к характеристике микрокомпонентов березов-ских углей, следует отметить, что они в основном сложены остатками ^ высших растений, подвергавшихся процессам гелификации, меньше — фюменизации и злювиации. Наблюдается резкое преобладание гели-фицированных лигнинно-целлюлозных тканей растений в виде микрокомпонентов группы витринита над микрокомпонентами остальных групп. • ч

Очень характерной особенностью березовскид углей является

структурность почти всех стеблевых остатков. Этот признак говорит за то, что процесс гелификации не прошел до конца, до образования совершенно бесструктурной однородной гелифицированнои массы, а следовательно, процесс захоронения растительных остатков "осуществлялся довольно быстро. - •

Ниже дается описание групп микрокомпонентов, характерных для березовских углей.

Группа витринита

В группе выделяются компоненты, различаемые как невооруженным глазом, так и видимые только под микроскопом.

В и т р е н. Этот простой ингредиент (литотип) свободно различается в березовских углях невооруженным глазом. Он резко выделяется из основной" массы угля более темной однородной окраской, а также более сильным блеском. На вертикальном изломе витрен обычен в виде очень мелких линзочек размером 0,5x3,0 см и полосок шириной до Ь,0 см. Наиболее часто наблюдается он в виде длинных тонких линз, соответствующих мелким веточкам, стволикам и иногда сравнительно крупным стволам деревьев. На поверхности слоистости витрен также выглядит в виде полосок, ориентированных в различных направлениях.

Наличие линзочек витрена обусловливает штриховатую структуру \тлей, а штриховатые угли занимают доминирующее положение в пластах Березовского месторождения.

Для линз и полос витрена весьма характерна эндогенная трещи-новатость, перпендикулярная слоистости.

Под микроскопом к этой группе относятся коллинит «А», коллинит «Б» и несколько разновидностей телинита.

Коллинит «А» представлен линзочкам^ и полосками с резкими очертаниями и отсутствием клеточного строения. В проходящем свете при одном николе имеет красно-бурый, реже гемно-бурый цвет. В скрещенных николях псевдоструктур не дает. Мелкие линзочки и полоски имеют лишь вертикальную трещиноватость, большие же — вертикальную и косую.

Коллинит <<Б» имеет более светлую, чем у коллинита «А», окраску в проходящем свете и слабо выраженную ксиловитреновую структуру. Слагается коллинит «Б» мелкими округлыми комочками, представляющими собой мелкие обрывки тканей, уже потерявших четкость очертаний. Данный компонент наиболее широко распространен в березовских углях, слагая основную массу углей.

Телинит. Микрокомпоненты данной группы имеют характерный . красно-бурый цвет в проходящем свете, с тем или иным проявлением структуры растений. Среди них имеются фрагменты растений с полностью заплывшими клеточными полостями, но сохранившие рисунок растительной ткани. Среди них отличаются фрагменты, имеющие ксиловитреновую структуру, а также фрагменты с ксиленовой структурой. Все эти микрокомпоненты наблюдаются в шлифах в виде той или иной формы обрывков, густо или редко насыщающих коллинитовую массу угля. К этой группе относятся:

1. Телинит «А» красно-бурого цвета имеет форму полос со следами проводящих тканей растений. Стенки клеток Ъидны отчетливо. В скрещенных николях телинит «А» не дает псевдоструктур.

2. Телинит «Б» предс?авлен выпуклыми линзами "с извилистыми границами, окаймленными кутанитом размером 0,16X2,0 мм. Линзы выполнены рыхлой паренхимной гелифицированной , тканью красно-

3. Том 201.

33

бурого цвета. Вероятно, исходным материалом телинит^ «Б» являются листья гинкговых и хвойных растений Об этом наглядно свидетельствуют как их форма, так и размеры:

3. Т е л и н и т «В» представляет собдй фрагменты всевозможной формы и имеет две характерные особенности: красно-бурый цвет и черепицеобразное клеточное строение. Это фрагменты коровой ткани древесных растений. Фрагменты коровой ткани, очевидно, представляют собой поперечные срезы пробки стеблей и веточек древесных форм растений.

Часто наблюдается коровая ткань, стенки клеток которой пропитаны веществом желтого или темно-оранжевого цвета. Это субери-нитообразное вещество, выполняющее крупной сеткой полости клеток-растений, вероятно, способствует сохранению фрагментов при процес^ сах разложения. Во всяком случае при разложении клеток пробки остаются целыми полости, выполненные желтым веществом» и тогда наблюдаются фрагменты «пузырчатой структуры» желтого цвета с нитевидно-струйчатыми пятнами красно-бурого цвета.

Ю. А. Жемчужниковым и А. И. Гинзбург [5] подобные образования желтого цвета называются субериновым веществом. Они считают, что коровая ткань вырабатывает субериновое вещество. Ботаники [2] полагают, что суберин пропитывает стенки клеток пробки и превращает их в непроницаемые, для воды и газа. Образуется суберинит вместе с пробкой пробковым камбием.

Нами при изучении вещественного состава березовских углей фрагменты коровой ткани с характерным ^таблитчатым строением клеток, свойственных пробке, без желтого вещества относились к телиниту «В» и подсчитывались как микрокомпоненты группы витринита. Полоски же с «пузырчатой структурой» желтого цвета, где субериновое вещество преобладает над гелифицированным красно-бурого цвета, относились нами к субериниту и подсчитывались как представители группы лейптинита.

Группа семивитринита

К этой группе относятся бесструктурный семиколлинит и структурный семителинит, имеющие в проходящем свете светло-коричневый или коричневый цвет. Структура растительных фрагментов такая же, как и в группе витринита, основным отличием группы компонентов семивитринита является их коричневый цвет.

Семиколлинит имеет слабо выраженную мелкокомковатую (ксиловитреновую) структуру. Полосы и линзы имеют коричневый и темно-коричневый цвет. Для фрагментов с темно-коричневой окраской, как представителей этой группы характерно наложение на процесс гелификации процесса фюзенизации.

С е м, ит е л и н и т обладает- клеточной структурой (ксиленовой) и наблюдается в виде полосок 0,6X2,0 мм и мелких табличек размером 0,2X0,4 мм. Встречается во всех разновидностях углей. Основными признаками являются кси^еновая структура и коричневый цвет.

Микстинит представляет собой мелкую смесь коллинита с мик-ринитом или минеральными примесями. Обычно микстинит имеет темно-коричневый цвет за счет мелких черных, табличек фюзеноаттрита. В дюреновом и в фюзинито-семителинитовом типах угля микстинит выполняет роль основной массы, цементирующей раститёльные фрагменты.

Группа фюзинита

Данная группа микрокомпонентов, слагающая иногда, целые лиго-типы березовских углей, включает в себя фрагменты с ясными реликтами анатомического строения растений-углеобразователей и в зависимости от степени наложения на процесс гелификации процесса фюзи-низации, подразделяется на микринит, семифюзинйт и фюзинит.

Микринит встречается в березовских углях редко и представ* ляет собой бесструктурный микрокомпонент с плавными очертаниями, в той или иной мере насыщающими коллинитовую массу. Фрагменты имеют черный цвет и размеры не меньше 0,02 мм.

Сем и фюзинит также редко встречается в углях и представляет собой фрагменты растений, имеющих темно-коричневый, почт\у-черный цвет. По цвету он занимает промежуточное положение между семителйиитом и фюзинитом. В зависимости же от структуры семите-линит подразделяется нами на две разновидности. Фрагменты с ксцло-витреновой структурой, имеющие темно-коричневый, почти черный цвет; отнесены нами к семифюзиниту «А», а фрагменты с ксиленовой структурой относятся к семифюзиниту «Б». Наблюдаются взаимные переходы гелифицированных тканей в фюзепизированные на одном фрагменте.

Фк^зинит слагает целые прослои в березовских углях и тогда рассматривается нами как литотип. По внешнему виду он похож на обыкновенный древесный уголь с волокнистым строением и шелковистым блеском.

Количество хорошо заметных фюзеновых прослоев- по скважинам меняется от *1—2 до 17. Частое -их чередование, по всей вероятности, можно объяснить тем, что в бассейне угленакопления наблюдалось периодическое повышение и понижение уровня грунтовых вод.

Фрагменты фюзинита, встречаемые в березовских углях, имеют форму тонких прослойков, от едва заметных до 0,1 —1,5 см и более широких. Характерным для фюзинита является его таблитчатое строение, чао хорошо наблюдается на плоскостях слоистости. Таблички фюзинита име1бт форму правильных четырехугольников или параллелепипедов, различно ориентированных. В поперечных штуфах угля фюзинит наблюдается в виде штрихов, а также в виде узких полосок. Это явно .автохтонное образование.

Стенки клеток фюзинита совершенно непрозрачные, черные; форма клеточных полостей различная, размеры их обычно 0,02—0,04 мм. В зависимости от направлений среза растения она может быть от квадратной, со слегка округлыми углами, до сильно удлиненной при косом или радиальном брезе и с фигурами окаймленных пор при танген-тальном сечении. Иногда наблюдается постепенный переход фюзинита в семителинит-«Б» в одном фрагменте.

Форма клеточных отверстий в фюзинизированных фрагментах зависит от того, какая часть ствола, стволика или веточки наблюдается в шлифе. Когда мы имеем дело с сердцевинной частью ствола, то видим довольно крупные клеточные полости, расположенные в беспорядке. Такую картину, по мнению В. В. Друшиц [3], дают поперечные срезы гцнкговых растений. ^

Фрагменты окраинных частей остатков стволов, стволиков и веточек дают полости клеток правильной субчетырехугольной формы, которые располагаются строго концентрически, причем,очень часто сохраняются годичные кольца роста растений.

Нужно выделить следующую закономерность в отношении сохранности клеточной структуры фюзеновых фрагментов в березовских уг-

3*

35

лях. Если фюзриит в пласте содержится в более или менее тонких прослойков или включений, тс клеточная структура его сохраняется хорошо. Если же фюзен дает толстые прослойки, то здесь часто наблюдается звездчатая структура фюзена или еще более измельченная.

В некоторых случаях ^количество фюзена настолько значительно, что уголь становится матовым в изломе штуфа. Мощность таких слоев быстро выклинивается, достигает полуметра и более. В березовских углях фюзенит встречается также в виде кусочков кубической формы и полосок с растрепанными концами, погруженных чаще в полуматовую, чем в полублестящую основную массу. По всей видимости, эта модификация фюзинитовых включений образовалась из аллохтонного, исходного материала, в связи с заболачиванием новых участков при поднятии уровня воды.

Явление привноса аллохтонного материала," окисленного предварительно и давшего фюзинит в виде табличек и полосок с растрепанными концами (что хорошо наблюдается под микроскопом), в Березовских углях наблюдается очень часто.

Группа лейптинита

В углях данного месторождения группа лейптинита представлена споринитом, кутинитом, резинитом и суберинитом. В проходящем свете' при одном николе лейптинитовые элементы имеют золотисто-желтый, желтый до темно-оранжевого цвет. В отражательном светев»ни имеют бледно-серый цвет и высокий рельеф.

Споринн-т в углях представлен в виде оболочек макро- и микроспор.

Макроспоры нами наблюдались только в двух шлифах, в виде обрывков экзины размером 0,02x0,25 мм. Экзины макроспоры имеют желтый цвет и резкий рельеф, в скрещенных николях — слабый серый цвет и рельеф. Поверхность макроспор имеет бугорчатое строение.

Микроспоры наблюдаются в угле в виде мелких желтых штрихов. Размеры экзин микроспор колеблются от 0,015 до 0,075 мм. Форма микроспор простая — тонкие короткие штрихи изредка изогнутые в /виде крючков. Микроспоры обычно равномерно рассеяны в коллини-товой массе.

Кутинит. В березовских углях имеется две разновидности кути-нита: тонкий и толстый. Тонкий кутинит наблюдается с ясно выраженными зубчиками, иногда без них (толщина не превышает 0,02 мм). Кутинит при одном николе имеет ярко-желтый цвет, а в скрещенных -приобретает серый. Кутинит обычно окаймляет линзочки теллинита «Б». Встречается кутинит редко и больших скоплений не дает. Часто кутинит наблюдается в виде обрывков размером до 0,30 мм. Толстый кути- *• них встречается очень редко и не характерен для углей Березовского месторождения.

Резинит встречается в углях в виде остроугольных и овальных тел. Резинит имеет желтый, светло-оранжевый и темно-оранжевый : цвета, а при скрещенных николях более темный цвет.

Из лейптинитовых элементов резинит выделяется своими ровными контурами и наличием трещинова^ости в виде мелкой сетки, причем целостность резинитовых тел сохраняется. Размер резинитовых тел колеблется от 0,05 до 0,30 мм.

С у б е р и н и т. Суберинитовое вещество, пропитывающее редкой сетью коровые ткани, имеет довольно широкое распространение в углях Березовского, а также Ирша-Бородинского и Назаровского месторождений [1,8], ранее исследованных нами.

Цвет суберийита колеблется от янтарно-желтого до оранжево-желтого, структура волокнистая, обусловленная строением стенок коро-вых тканей. Чистое субериновое вещество в углях не встречается и только тонкой сетью окружает коровые клетки/В скрещенных николях суберинит не дает псевдоструктур, а цвет его, не изменяется.

Фрагменты коровой ткани обильно пропитаны субериновым веществом и'образуют пузырчатую ткань, в которой клетки собственной ' пробки выглядят на желтом фоне пятнами ярко-бурого цвета.

Группа альгинита

Эта группа представлена альготелинитом, который встречается в углях довольно часто, но в малом количестве, примерно 0,33—0,57%. Альготелинит имеет полуэллипсоидальную форму, овальные очертания. Цвет альготелинита золотисто-зеленоватый при одном николе, а при скрещенных светло-серый. На некоторых экземплярах наблюдается пятнистость — вероятное отображение внутреннего строения. Особенно ярко наблюдается подобное явление на колониях, больших размеров (0,5 мм). Размеры колоний альготелинита колеблются от 0.04x0,40 мм до 0,05x0.10 мм. Чаще наблюдаются колонии альготелинита 0,040Х Х0,05 мм. Альгстелинит такого облика всеми исследователями относится к роду Pila.

Минеральные включения в углях

Минеральные включения в углях относятся к терригенным, сингенетического типа. Макроскопически они не обнаруживаются.'

К терригенным минералам относятся кремнистые (халцедон, кварц) и глинистые (каолинит, гидрослюды).

Кварц является минералом наиболее распространенным. Он встречается в форме угловатых, почти круглых зерен размером от 0,02X0.02 до 0,05x0,08 -мм, погруженных в коллинитовую массу.

Халцедон наблюдается очень редко в коллинитовой массе угля в виде мелких угловатых включений размером 0,021X0,042 мм.

Каолинит представлен мелкими чешуйками, рассеянными в коллинитовой массе.

Гидрослюды встречаются в угле в виде дисперсно-рассе?ш-ного глинистого вещества. При наличии этой примеси коллинитовая масса приобретает грязновато-бурый цвет.

Петрогенетические типы углей

Изучение углей Березовского месторождения под микроскопом показало, что в его составе имеются представители класса гумитов и сапропелито-гумитов, которые подразделяются на ряд петрогенетиче-ских типов углей, являющихся представителями соответствующих фаций угленакопления.

Класс гумитов в березовских углях ^включает в себя следующие петрогенетические*типы.

Клареиовый тип — КТ

Это представитель застойных топяных болот с высокой степенью обводненности. Кларейовые угли составляют 81,1% мощности пласта БерезоВсКого. Клареновый тип угля подразделяется на два петрогёнё-тнвдеких подтийа со своими разновидностями.

I. Матовый штриховатый клареновый уголь с витреном и фюзеном— КТ-1.

1. Телднитовый кларен.

2. Фюзинито-семителинитовый кларен.

II. Полуматовый, штриховатый клареновый уголь с витреном — КТ-2.

1. Кутинитовый кларен.

2. Споринитовый кларен.

3. Споринито-кутинитовый кларен.

Дюрено-клареновый тип — ДКТ

Дюрено-клареновый тип угля является представителем фации то-пяного болота с очень слабой проточностью. В общем на этот тип угля приходится 13,0%. Этот тип угля слагает выдержанные прослои-мощностью от 1,0 до 6,0 м. Данный тип угля подразделяется на две петрографические разновидности:

1. Телинитовый дюрено-кларен,

2. Фюзинито-семителинитовый дюрено-кларен.

Кларено-дюреновый тип — КДТ

Кларено-дюреновый тип, как представитель" фации топяных болот со слабой проточностью вод, также слагает слои мощностью от 1,0 до^ 1,5 м и составляет 2,4% пласта. Уголь этого типа подразделяется на * три петрографические разновидности: .

^ ,1. Телинитовый кларено-дюрен, ' 2. Кутинитовый кларено-дюрен,

3. Споринито-кутинитовый кларено-дюрен..

г.-»

Дюреновый тип — ДТ

Дюреновый тип угля является представителем фации топяиого проточного бс-лота. Этот тип угля слагает слабо выраженные прослои мощностью от 1,0 м до 1,5 м и составляет 2,5% массы пласта.

Этот тип угля составляет незначительную часть пласта и не имеет > широкого распространения в пространстве и во времени.

Данный тип угля подразделяется на две петрографические разновидности: •

1. Телинитовый дюрен.

2. Семифюзинитовый дюрен.

Фюзинито-семифюзинитовый тип—ФСТ V

Фюзинито-семифюзинитовый тип угля является представителем фа- ' ции слабо обводненного лесного болота. Слагает единичные линзы мощностью 0,5—2,0 м и составляет 0,2% пласта Березовского. Уголь этого типа подразделяется на две разновидности:*

1. Однородный фюзеновый уголь.

2. Фюзинито-семителинитовый уголь.

Класс сапропелито-гумитов—С Г

Представители сапропелито-гумитовых углей характеризуются наличием альготелинитов в гумусовой коллинитовой массе. Процентный . состав альготелинита в этих углях невысокий, но с генетической точки зрения данные угли являются представителями фации заболоченных

озер. Сапропелито-гумусовый уголь представлен альготелинитовым кла-реном. Сапропелито-гумитовые угли встречаются редко. Этот тип угля слагает небольшие прослои и составляет 0,8 % от мощности пласта.

В данной работе рассматривается петрографический и вещественный состав юрских бурых углей Березовского месторождения Канско-Ачинского угленосного бассейна.

При изучении геологического строения Березовского месторождения много общих черт, свойственных ря^у других месторождений Кан-ско-Ачинского бассейна (Абанское, Ирша-Бородинское, Назаровское), что позволяет ожидать много общего и в вещественном* составе углей [18].

Наиболее существенным является единое и-очень близкое время формирования угленосных свит, а также заключенных' в них угольных пластов. Возраст изученных отложений датируется отпечатками листовой флоры, определенными А. В. Аксариным, а также споро-пыльцевыми комплексами, определенными Н. С. Сахановой-Григорьевой и Л. Г. Марковой.

Отметим следующий важный фактор, сказавшийся на общности черт вещественного состава углйй, изученных месторождений. Вышеуказанные месторождения входят в один из поясов угленакопления П. И. Степанова [6],- что по Н. М. Страхову [7] является древней зоной гумид-ного климата. Изучение состава растений углеобразователей, а ^акже изучение состава растительного покрова этой зоны, проведенное нами, показало, что состав растительного покрова, а также состав растений углеобразователей имеет очень много общего. Разумеется, при таком большом сходстве состава растешш-углеобразователей трудно ожидать большого различия в вещественном .составе углей изученных пластов. Исходым материалом углей Березовского месторождения являются в основном древесные формы растений хвойно-гинкгового состава и лишь в меньшей мере сфагновый моховой материал.

По данным петрографического состава зольности угли Березовского месторождения, по-видимому, в основном формировались в болотах верхового типа.

В заключение необходимо^отметить, что микрокомпонентный состав углей Березовского месторождения, особенно пласта Березовского, заставляет ожидать хороших технологических качеств углей, пригодных не только для энергетических целей, но и для химической переработки.

; ЛИТЕРАТУРА

I. А. В. Аксарин, О. А. Дульзон, В. Л. Коку нов, Л. А. Пухляков. Вещественный состав юрских углей Березовского и Абанского месторождений Канско-Ачинского бассейна. Отчет по хоздоговорной теме № 76/62 с Красноярским управлением. Рукопись, фонды КГУ, 1964. *

2 П. А. Богдан ов. Ботаника. Гослесбумиздат, 1961.

3. В. В. Друшид, Т. А. Якубовская Палеоботанический атлас. Изд. МГУ, тл.

4.3. В. Ёргольская. Методика петрографического исследования угольного пласта для определения качеств угля. Фонды ЗСГУ, 1947. 1

5 Ю. А. Ж е м ч у ж н и к оъ, А. И. Гинзбург. Основы петрологии углей. Изд. АН СССР, 1950.

С. П. И.'Степанов, С. И. Миронов. Геология месторождения каустобио-литов. ОНТИ, 1967. .

77 Н. М. Страхов, рсновы теории литогенеза. Изд. АН СССР, ,1962.

8. В. Л. К о кун о в. Петрографическая характеристика Бородинского пласта Ирша-Бородинского месторождения Канского буроугольного бассейна. Изв. ТПИ, т. 122, вып. 1, 1964.

!