CC BY
41
УДК 553.96 (470.13)
УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ НЕЧЕНСКВГВ УГВЛЬНВГВ ВЛАСТА (ЮЖНАЯ ЧАСТЬ ПЕЧВРСКВГВ БАССЕЙНА]
О. С. Процько
Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар [email protected]
Рассматриваются результаты исследования состава органического вещества углей и углистых пород Неченского месторождения. Значительная часть изученных образцов углей характеризуется преобладанием компонентов витри-нита (до 98 %). Накопление торфа, преобразовавшегося в Неченский угольный пласт, происходило в бескислородных условиях при сильной обводненности, активной деятельности бактерий и значительном привносе терригенного минерального вещества. Формирование торфа происходило в зоне развития отдаленных прибрежных равнин и перехода к преимущественно континентальным озерно-болотным обстановкам.
Ключевые слова: органическое вещество, микрокомпоненты, витринит, инертинит, условия торфонакопления.
CONDITIONS OF FORMATION OF THE NECHENSKY COAL LAYER (SOUTHERN PECHORA BASIN)
O. S. Protsko
Results of research of the composition of the coals and coals rocks organic matter within the Nechensky deposit are considered. The considerable part of the studied samples of coals was characterized by prevalence of vitrinite components (to 98 %). The accumulation of peat, which generated the Nechensky coal layer, occurred to anoxic conditions, at high water level, promoted vigorous activity of bacteria and major addition of terrigenous minerals matter. The peat formation occurred in the zone of development of remote coastal plains and transition to mainly continental limno-marsh conditions.
Keywords: organic matter, microcomponents, vitrinite, inertinite, conditions of peat accumulation.
Введение
В последние годы большое внимание уделяется развитию угольной отрасли. В пределах Печорского бассейна промышленное значение имеют месторождения каменных углей (Воркутское, Воргашорское, Усин-ское, Сейдинское).
Изучаемые еще с начала XX столетия, месторождения и проявления бурых углей, ввиду своих технологических свойств и повышенной зольности не рассматривались в качестве приоритетных объектов для разработки. Однако изучение органической составляющей и технологических свойств бурых углей Неченского месторождения могут представлять определенный интерес.
Неченское месторождение бурых углей расположено в пределах одноименной синклинали, простирающейся вдоль юго-восточного борта гр. Чернышева, и находится на территории Интинского района в 44 км к северо-западу от г. Инты. Основным объектом разработки является пласт Неченский. В разные годы прошлого столетия были изучены геологическое строение угленосного
разреза, состав углей и подсчитаны их общие ресурсы, которые составили 4.2 млрд т и были отнесены к некондиционным из-за высокой зольности пласта.
Несмотря на проведенные ранее многочисленные исследования, вопросы формирования углей, особенностей распространения угольных компонентов в разрезе и по площади остаются до конца нерешенными. Угли Неченского месторождения по степени преобразованности относятся к начальной буроугольной стадии угле-фикации. С целью установления условий накопления и захоронения ОВ углей было проведено изучение компонентного состава и строения угольного пласта. В сентябре 2008 г. сотрудниками института геологии Коми НЦ УрО РАН проводились работы в пределах месторождения, изучались естественные выходы. Объектом комплексных исследований также был разрез скв. 408, расположенной на руч. Шомъёль, левом притоке руч. Уголь-ный-Вож (рис. 1).
Скважиной был вскрыт разрез, состоящий из прослоев углей различного состава, углистых аргиллитов и
1
Г 467 ✓ X .
© £ /-
Г 40км J © - район работ • - скважина 4 - обнажение
Рис. 1. Расположение района работ
глин. Было изучено 30 угольных прослоев с мощностью от 0.05 до 1.3 м, на долю которых приходится 57 % разреза (рис. 2). Из всего разреза было проанализировано 50 петрографических шлифов, 30 аншлифов и аншлифов-брикетов углей и углистых аргиллитов.
Углепетрографический
состав
Исследование проб угля, проведенное в испытательном центре
х
S
ю
>.
Литология
е; S 3 о
2£ Г.
о. л
О С-
н о X ю
Содержание микрокомпонентов, %
vt8
:и -in бо но
В I I В I I В I
ІЧЧ'Ч
С 11 С I [ I
m'V
12,70___
р 3.40 I
14.60_
Vt,
А_1
■
:
lfg+scc
h.i
<1 :
Lt
MLJ
at
■
ї
к
Minerals, %
Рис. 2. Распределение микрокомпонентов органического вещества по разрезу скв. 408
Литотипы:
ШШШН VIO. ll. ОЛСС I ЯIний
№ - уголь полублсстящнй
III - уголь полуматовый III - уголь матовый
углистым аргиллит
§3
- углистая глина
Ми кроком понснты:
Vt, - тслинит,
Vg, - гслииит.
It - ииертииит,
I., - семифюзинит,
I, - фюзинит.
- фуигинит и секрстинит.
Lt - лнитнинг,
L, - резинит.
L* - кутинит,
L* - субсринит.
Minerals - минеральная составляющая
з
ВесйЯмс, март, 2011 г., № 3
Рис. 3. Микрофотографии мацералов органического вещества в породах Неченского пласта: а — включения споринита и б — кутинита (углистый аргиллит, обр. 408—18); в — включение фюзинита (полуматовый уголь, обр. 408—35); г — включения субери-нита в основной массе гелинита (полуматовый уголь, обр. 408—36); д — прослои те-линита (полублестящий уголь, обр. 408—40); е — включения резинита и липтодетри-нита в основной массе гелинита (полуматовый уголь, обр. 408—69). Снимки сделаны в проходящем свете, ув. *500
Таблица 2
Содержание минеральных примесей в породах скв. 408. (Составила О. С. Процько, 2011 г.)
Содержание Состав минеральных примесей, %
Порода минералов. % Глинистые минералы Кварц Кальцит Полевые шпаты Сульфиды
Углистые аргиллиты 56-85 30 19 - 5 2
Матовый уголь 40^8 25 14 - 3 -
Полуматовый уголь 28-35 16 18 3 2 Ед. зн.
Полублестящий уголь 20-25 12 6 2 2 3
Блестящий уголь 0-3 3 - - - -
Таблица 1 Микрокомпонентный состав углей скв. 408 Неченского месторождения, в % от чистого угля (Составила О. С. Процько, 2011 г.)
Микрокомпонент Содержание, %
Группа витринита
Гелинит 0-98 (41)*
Телинит 0-20(8)
Коллотеллинит 0-5 (2)
Витродетринит 0-20(15)
Группа интертинита
Фюзинит 0-20(10)
Семифюзинит 0-15(8)
Фунгинит 0-15(4)
Макринит 0-15(5)
Микринит Ед. зн.
Инертодетринит 0-20(10)
Группа липтинита
Споринит 0-15(4)
Кутинит 0-8 (3)
Резинит 0-15(4)
Суберинит 0-10(8)
Липтодетринит 0-15(2)
* В скобках среднее содержание.
ВУХИН (г. Екатеринбург), установило, что показатель отражения витри-нита Яо (ГОСТ 12113-94) равен 0.41, что однозначно соответствует марке бурых углей, группе и подгруппе (2 Б, 2 БВ) — второй бурый витринитовый
[1]. В углях этой подгруппы, называемых плотными, по классификации
[2] выделяются группы микрокомпонентов: витринита, инертинита и липтинита (табл. 1, рис. 2). В целом распределение микрокомпонентов по разрезу скважины не равномерно и частично отражено в табл. 1 и на рис. 2.
Более половины изученных нами образцов характеризуются преобладанием компонентов группы витринита (табл. 1). Самым распространенным из них является гелинит, содержание которого может достигать 98 % (рис. 3, е). В меньшем количестве присутствуют структурные мацералы — телинит (рис. 3, д) и коллотелинит. Содержание витродетринита (фрагментарного витринита) не превышает 20 %, он встречается в основном в зольных углях и углистых аргиллитах. Также были обнаружены мацералы, относящиеся к группе инертинита (табл. 1): фюзинит (рис. 3, в), семифю-зинит, фунгинит, макринит, микринит и инертодетринит.
Группа липтинита (табл. 1) представлена следующими мацералами: споринитом (рис. 3, а), кутинитом (рис. 3, б), резинитом (рис. 3, е), су-беринитом (рис. 3, г) и липтодетрини-том (рис. 3, е).
Угли Неченского месторождения относятся к зольным и очень зольным — величина Ад составляет от 20 до 48 %, на них приходится около 60 % разреза скв. 408. Количество углистых аргиллитов (Ад 52—78 %) в разрезе составляет 20 %. Оставшиеся
20 % разреза принадлежит глинистым породам.
Содержание неорганических компонентов, а именно: глинистых минералов, кварца, полевых шпатов и пирита, в углях очень высокое (до 48 %), а в углистых аргиллитах дости-
гают 85 % (табл. 2). По данным рентгеноструктурного анализа среди глинистых минералов преобладают гидрослюда (5—40 %) и хлорит (до 60 %), реже встречаются смектит и каолинит (в сумме до 20 %).
По значениям низшей теплоты сгорания бурые угли Неченского пласта практически не отличаются от длиннопламенных углей северных районов, но характеризуются значительно более низким содержанием серы. Первые результаты технологических исследований органической составляющей Неченских углей показали возможность их переработки по технологии полукоксования для получения смол и газообразных продуктов, обладающих низкой сернистостью. При рассмотрении органической составляющей важную роль играют компоненты инертинита и липтинита, которые соответственно резко ухудшают и улучшают свойства горючей массы.
Исследуемую угольную часть пласта по распространению преобладающих микрокомпонентов ОВ можно разделить на две части: верхнюю и нижнюю. Верхняя часть характеризуется незначительным распространением компонентов инертинита, участками повышенными содержаниями липоидов и суммарно невысокой зольностью. Нижняя часть отличается более высокими содержаниями инертинита и значительной зольности, а также повышенными концентрациями липоидов. Увеличение липоидных компонентов в составе ОВ улучшают технологические качества углей, а инертинита наоборот способствуют их значительному ухудшению.
Состав органического вещества верхней части разреза (2.5 м) пласта Неченского будет хорошо сказываться на свойствах органической массы (рис. 2). При благоприятных геологических условиях толщи с подобными характеристиками органического вещества могут рассматриваться и как нефтегазопроизводящие.
Полученные данные микроком-понентного состава углей были нанесены на генетическую диаграмму (рис. 4). Большинство изученных образцов сосредоточены у вершины В, что предполагает образование торфа из тростниковой растительности, накопившейся во влажных условиях при высоком уровне вод [5]. Меньшая часть образцов, сосредоточенная у вершины С, указывает на образование
торфа в более окислительных условиях при периодическом осушении, в результате чего происходит повышенная концентрация компонентов группы инертинита. Таким образом, можно предположить, что образование большей части углей происходило в зоне маршевых болот с высокой степенью обводненности и бактериальной активности (анаэробные условия). И значительно меньшая их часть образовалась в болотах с низким уров-
нем воды и высокой степенью окисления (аэробные условия). Такие обстановки характерны для отдаленных прибрежных равнин с обширно развивающейся тростниковой растительностью.
При нанесении наших данных на диаграмму Дисселя [6, 7] выяснилось, что формирование углей происходило в зоне низинных и маршевых болот с незначительным влиянием морской обстановки (рис. 5).
100%
Рис. 4. Треугольная диаграмма образцов углей тальбейской свиты Неченского месторождения
0 1.5 3.0 6.0
Рис. 5. Фациальные обстановки торфонакопления для углей тальбейской свиты Неченского месторождения
Индекс сохранности растительной ткани (ТРІ) характеризуется значениями в диапазоне от 0.01 до 1.78. Основная масса образцов имеет значения ТРІ < 1, что указывает на очень низкую степень сохранности структуры ОВ или низкой степенью гумификации исходного вещества. Индекс гелификации или гомогенизации ОВ (ОІ) меняется в широком диапазоне от 0.1 до 95, с подавляющим большинством значений 1-5, это, в свою очередь, характеризует значительную степень гелификации ОВ [5, 8], и свидетельствует о высоком уровне вод, а также переходе безводных лесных к более обводненным лимническим условиям.
Заключение
1. Органическое вещество Нечен-ского буроугольного пласта представлено компонентами группы витрини-та, инертинита и липтинита. Основная часть углей характеризуется преобладанием группы витринита и в подавляющем большенстве его бесструктурными формами. Инертини-товые и липтинитовые компоненты в небольших концентрациях распространены по всему разрезу, и лишь в отдельных маломощных прослоях встречаются в значительных содержаниях.
2. Минеральное вещество угля в основном представлено глинистыми минералами, кварцем, полевыми
шпатами, реже карбонатами и сульфидами.
3. Накопление торфа, сформировавшего Неченский угольный пласт, происходило в относительно бескислородных условиях при сильной обводненности, активной деятельности бактерий и значительном привносе терригенного минерального вещества.
4. Накопление исходного пермского торфяника происходило в зоне тростниковых низинных и маршевых болот. Подобные условия характерны для зон развития опресненных прибрежных равнин переходящих к преимущественно континентальным болотным обстановкам.
5. Формирование всего комплекса отложений изучаемой территории, как и самого Неченского пласта происходило в зоне распространения дельтовых и баровых комплексов, ритмично чередующихся с озерно-болотными. Такие фациальные колебания, сильно расчлененный рельеф, отсутствие устойчивых очагов и узость зон угленакопления привели к формированию пластов углей сложного строения и их повышенной пластовой зольности.
6. При благоприятных геологических условиях толщи по характеристикам органического вещества схожие с верхней частью пласта Нечен-ского могут рассматриваться и как нефтегазопроизводящие.
Литература
1. Процъко О. С., Валяева О. В., Шанина С. Н. Компонентный состав и условия образования органического вещества углей Неченского буроугольного месторождения // Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН, 2009. № 8. С. 15—21. 2. Петрологический атлас ископаемого органического вещества России / Гл. редактор О. В. Петров. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2006. 604 с. 3. The new vitrinite classifi-cation (ICCP System 1994) // Fuel, 1998. Vol. 77. No. 5. Р. 349—358. 4. The new inertinite classification (ICCP System 1994) // Fuel, 2001. Vol. 80. No. 7. Р. 459-471.
5. Siavalas G, LinouM., ChatziapostolouA et al. Palaeoenviron-ment of Seam I in the Marathousa Lignite Mine, Megalopolis Basin (Southern Greece) // International Journal of Coal Geology, 2009. Vol. 78. No. 3. Р. 233-248. 6. DiesselC. F. K Coal-Bearing Depositional Systems. Springer Verlag. Berlin. 1992, 721 pp. 7. Bechtel A, Sach-senhoferR. F., Markic M., GratzerR., Lttcke A., Puttman W. Paleoenviron-mental implications from biomarker and stable isotope investigations on the Pliocene Velenje lignite seam (Slovenia) // Org. Geochem., 2003. No. 34. P. 12771298. 8. Bechtel A., Reischen-bacher D., Sachsenhofer R. F. et al. Rela-tions of petrographical and geochemical parameters in the middle Miocene Lavanttal lignite (Austria) // International Journal of Coal Geology, 2007. Vol. 70. No. 9. P. 325-349.
Рецензент д. г.-м. н. Я. Э. Юдович
Поздравляем дорогого Василия Николаевича Филиппова с 60-летием!
Юбилей — это возраст успехов,
Время новых удач и побед!
Впереди тебя ждёт не дождётся Миллион замечательные лет!
Не растрать миллион понапрасну!
Каждым год, как копейку, храни.
И тогда настоящим богатством Отчеканятся в памяти дни.
