Разновидности углей

Лигнит. Лигниты — это слабометаморфизованные угли, которые часто встречаются в третичных и мезозойских отложениях. От обычного битуминозного угля лигнит отличается бурым и буровато-черным цветом и большим содержанием влаги. В химическом отношении лигниты характеризуются высоким содержанием кислорода и примерно равными содержаниями летучих веществ и связанного углерода. Так как в лигнитах содержится 25—45% воды, то в них обычно развиваются трещины усадки и на воздухе лигниты разрушаются на мелкие обломки. Дезинтегрированный или порошкообразный лигнит характеризуется ярко выраженной способностью к самопроизвольному возгоранию.
Структура лигнита отчасти напоминает высушенный древесный торф; в лигните все еще различаются крупные растительные остатки, древесина, кора и листья, которые включены в темнобурый бесструктурный матрикс. Существует ряд разновидностей лигнита, одни из них рыхлые и волокнистые, другие плотные и землистые. В Великобритании лигниты встречаются редко; единственное месторождение его находится близ Бови-Трейси в Девоншире. Здесь мощные пласты лигнита ассоциируются с олигоценовыми и миоценовыми каолинитовыми пластичными глинами Крупные месторождения лигнита приурочены к меловым и третичным толщам в Севернй Америке. Известны они и в Европе.
Суббитуминозные угли (или «черные лигниты»). Эти угли занимают промежуточное положение между лигнитами и битуминозными углями. Они имеют черный цвет и похожи на обычные битуминозные британские угли, исключая их слабую трещиноватость. Из-за высокого содержания влаги (более 20%) они растрескиваются па воздухе и в таком виде также обладают способностью к самовозгоранию, особенно при большом содержании пирита. Летучие вещества и связанный углерод содержатся в них примерно в одинаковых количествах, а влаги меньше, чем в лигнитах. Эти угли легко загораются, горят ярким дымным пламенем и могут давать большое количество газа. Такие угли обычны в мезозойских и третичных отложениях и широко развиты в Скалистых горах в Северной Америке.
Битуминозные угли. К этим углям относятся английские угли и коксующиеся угли. В них хорошо развиты трещины отдельности, причем поверхности трещин часто покрыты тонкой корочкой пирита, анкерита и некоторых других минералов. В углях видны чередующиеся блестящие и тусклые прослойки, относительные количества которых варьируют в разных образцах. Эта тонкослоистая или полосчатая текстура обусловлена в основном переслаиванием четырех типов пород (литотипов), каждый из которых имеет отличительные особенности, как макроскопические, на поверхности скола, так и под микроскопом в отраженном свете (табл. 12.2).

Фюзен — это вещество, подобное древесному углю, которое состоит из углефицированной древесины. Именно фюзен придает обычному углю способность пачкать, так как он очень рыхлый и легко распадается до тонкого порошка. Под микроскопом ясно видны волокнистая и ячеистая текстуры. Полагают, что фюзен образуется в результате изменения древесины в окислительной среде; наиболее вероятно, что он образовался из отмерших ветвей и стволов, изменявшихся на воздухе.
Витрен — блестящее гагатоподобное вещество, очень хрупкое, с раковистым изломом; слойки витрена практически всегда имеют линзовидную форму. Мацералы представлены коллинитом и телинитом и остатками древесной ткани. Эти остатки существенно импрегнированы коллоидальным гумусовым веществом. Полагают, что витрен образовался из листьев, стеблей, коры, веток и стволов, попавших в исключительно застойные участки торфяных болот и подвергшихся перерождению в анаэробных условиях.
Дюрен слагает слои, которые дают неправильную и грубую поверхность излома. Он характеризуется тусклым или матовым блеском в отличие от стекловидного с поверхности витрена. Слойки дюрена сложены более мелкими и более устойчивыми фрагментами растений, такими, как мацерированные обрывки кутикулы (кутинит), оболочки спор (споринит), отдельные кусочки смолы (резинит) и в некоторых образцах — остатки водорослевых колоний (рис. 12.1). Также присутствуют органические остатки — фюзинит и коллинит.
Клареновые слойки отличаются от других по атласному блеску; они состоят из очень тонких чередующихся ярких и тусклых прослойков. Под микроскопом видно, что яркие прослойки сложены тонкими пластинками витринита, которые погружены в очень тонкозернистую основную массу сложного состава. Витрен вместе с этой тонкозернистой основной массой называют клареном.

Основная масса кларена и дюрена, по-видимому, образуется в результате разложения растительного материала до такой стадии, на которой все древесные ткани полностью разрушаются, а сохраняются только такие более устойчивые образования, как оболочки спор, кутикула и смола. В этом процессе, вероятно, важную роль играет бактериальное разложение. Этот органический материал затем связывается в коллоидальный матрикс, образовавшийся из продуктов разложения древесных и мягких тканей.
В битуминозных углях содержание кислорода сильно варьирует, хотя содержание водорода находится примерно на уровне 5%. Содержания летучих компонентов и связанного углерода варьируют обратно пропорционально в пределах довольно широкого ряда углей; угли с высоким содержанием кислорода содержат мало связанного углерода (битуминозные угли слабометаморфизованные), а угли с наименьшим содержанием кислорода содержат много связанного углерода (глубокометаморфизованные битуминозные угли).
Полубитуминозные угли. Эти угли характеризуются самой высокой теплотворной способностью, выше, чем у какого-либо другого угля, и они горят почти бездымным пламенем при соответствующих условиях сжигания. Это твердые хрупкие угли с характерной призматической трещиноватостью, отличающейся от прямугольной системы трещин, характерной для битуминозного угля. Содержание летучих веществ низкое и составляет всего одну третью или шестую часть по отношению к связанному углероду
Антрацит. Антрацит отличается от других углей исключительно высоким содержанием связанного углерода и соответственно низким содержанием летучих компонентов, в том числе кислорода и водорода. Антрацит загорается только при высокой температуре и горит коротким бездымным пламенем. В большинстве своем антрациты не пачкают руки, так как в них нет рыхлого фюзена, поверхность излома раковистая, блеск полуметаллический. Большинство антрацитов полосчатые, сходные с битуминозными английскими углями, однако довольно часто встречаются массивные антрациты.
Кеннельский уголь. Эти неслоистые угли имеют стекловидную раковистую поверхность излома, довольно похожую на поверхность излома вара. В обычных разновидностях этих углей практически отсутствуют различимые остатки древесины; они состоят из сильно измененного растительного материала, содер жащего различные, нередко большие количества миоспор и иногда заметные количества водорослевого материала. По составу и строению кеннельский уголь сходен с дюреном битуминозных углей. Между тусклыми битуминозными и кеннельскими углями нет резкой границы, причем кеннельскими обычно называются угли, в которых отсутствуют слои с древесной тканью и вся масса углей состоит из спорового материала, смолы и кутикулы Типичные кеннельские угли образовались из перенесенных водой органических осадков, однако это не всегда было так, и многие залежи таких углей, по-видимому, накопились в застойных озерках торфяных болот. Переотложенные кеннельские угли часто содержат значительную примесь обломочного материала, выявляемую химическими анализами по высокому содержанию золы; такие породы сменяются углистыми или углеродсодержащими глинистыми сланцами. Кеннельские угли содержат много летучих компонентов и горят ярким дымным пламенем подобно свечке.
Богхед. Эти разновидности каменных углей тесно связаны с некоторыми горючими сланцами и сложены почти нацело остатками водорослей, содержащими битум с небольшим количеством детритового материала. В шлифах видны многочисленные просвечивающие желтоватые тела, которые, возможно, представляют собой остатки колоний водорослей, напоминающих современные водоросли Betryococcus braunii; остатки водорослей заключены в темной, почти непрозрачной основной массе.
Богхеды, по-видимому, образовывались либо в центральных частях крупных бассейнов, где привнос органического материала был ограниченным, либо в небольших мелководных бассейнах, в которые почти не поступали поверхностные воды. И в том и в другом случае воды, вероятно, содержали относительно мало коллоидального вещества и были достаточно насыщены кислородом.
Гагат. Гагат — это плотное углистое образование, встречающееся в виде изолированных скоплений в битуминозных глинистых сланцах. Гагат всегда обладает волокнистой витреноподобной структурой, которую можно обнаружить на протравленных поверхностях или в специально изготовленных шлифах. Большинство скоплений гагата, по-видимому, образовалось из отдельных стволов плавника, которые подверглись значительному уплотнению после того, как они попали в осадок. Как можно видеть под микроскопом, ткани древесины раздроблены и разрушены. Иногда встречаются окремнелые ядра, в которых ткань древесины сохранена в ее первоначальном недеформированном виде. Полагают, что гагат, подобно витрену, образовался за счет древесины, которая быстро попала в анаэробную обстановку.