Содержание к диссертации
Введение
1. История петрографических исследований антрацитов 10
2. Ионное травление - новый метод петрографического изучения антрацитов 21
3. Анатомическое строение органических микрокомпонентов антрацитов 33
3.1. Классификация микрокомпонентов 34
3.2. Анатомия основных тканей растений 38
3.3. Микрокомпоненты лигнино-целлюлозного состава . 41
3.4. Микрокомпоненты липидного состава 50
3.5. Микрокомпоненты хитинового состава. 54
4. Ионное травление и первичный биохимический состав растительных тканей 59
4.1. Кристаллохимическая индивидуальность в углях основных биохимических соединений растений-углеобразователей 59
4.2. Генезис микрокомпонентов по результатам ионного травления 69
5. Микрокомпоненты и петрогенетические типы антрацитов Донбасса и некоторых других бассейнов и месторождений антрацитов СССР 74
5.1. Углеобразущие и акцессорные микрокомпоненты. 74
5.2. Петрогенетические типы антрацитов Донбасса. 82
6. Петрогенетические типы антрацитов и условия древнего торфонакопления 92
6.1. Методы реконструкций условий древнего торфона копления 93
6.2. Распределение петрогенетических типов антрацитов по площади некоторых пластов Шахтинско-Несвета-евского геолого-промышленного района Восточного Донбасса и реконструкция палеогеографических условий торфяной стадии углеобразования 107
6.2.1. Пласт і| 107
6.2.2. Пласт i| 117
6.2.3. Пласт i| 125
6.2.4. Пласт k| 131
7. Практическое применение метода ионного травления 139
7.1. Прогнозирование строения и качества угольных пластов 139
7.2. Оценка и прогноз технологических свойств антрацитов 140
7.3. Изучение петрогенетического состава антрацитов в аншлифах-брикетах 146
Выводы 150
Литература 152
Приложение 1 169
- Ионное травление - новый метод петрографического изучения антрацитов
- Микрокомпоненты лигнино-целлюлозного состава
- Кристаллохимическая индивидуальность в углях основных биохимических соединений растений-углеобразователей
- Изучение петрогенетического состава антрацитов в аншлифах-брикетах
Введение к работе
Директивами ХХУІ съезда КПСС и народнохозяйственными планами экономического и социального развития СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года предусматривается значительное увеличение добычи антрацитов, используемых в основном как высококачественное энергетическое топливо, а также как исходное сырье для производства высокоуглеродистой продукции.
За 1983 год в стране было добыто около 90 млн. тонн антрацита. Сжигание этого огромного количества угля вызывает необходимость возможно точного определения его качественных параметров и неизбежно порождает проблемы, связанные с охраной окружающей среды. Кроме этого, использование антрацитов рядом отраслей промышленности в нетопливном направлении предъявляет особые требования к их технологическим характеристикам.
Задача геологических исследований при решении всех этих проблем формулируется следующим образом: на стадии геологоразведочных работ получить информацию, достаточную для всесторонней оценки качества полезного ископаемого как энергетического и технологического материала, возможностей комплексного использования остаточных продуктов сжигания (зол и шлаков), а также последствий сжигания для природной среды. Подобная информация должна опираться на знание состава углей и условий их образования.
Работами геолого-генетического направления доказано, что подавляющее большинство качественных характеристик угольных пластов, таких, как петрогенетический состав, зольность,
-'5-
сернистость, содержание ценных и токсичных элементов, а также многие технологические свойства формируются еще в период торфонакопления. В связи с этим большое значение приобретает задача возможно точной реконструкции обстановки торфяной стадии формирования угольных пластов.
Известно, что реконструкция условий древнего торфонакопления производится на основании комплексного использования различных фациальных критериев, среди которых важное место занимает петрогенетический (петрографический) состав угля. До настоящего времени особые физические свойства органического вещества антрацитов приводили к тому, что изучение их петрографического состава было возможно только в отраженном поляризованном свете. Соответствующая методика, принципы классификаций микрокомпонентов и петрогенетических типов разработаны Л.И.Сарбеевой (1936), Л.Е.Штеренбергом (1957), А.И.Егоровым и М.Н.Егоровой (1959). Эти и последующие исследования показали, что в угольном веществе антрацитов поляризованный свет позволяет идентифицировать разную степень разложения гелифицированных микрокомпонентов, но только лишь в отдельных случаях дает возможность увидеть их первичную анатомическую структуру (Вырвич, 1970). В аналогичных условиях наблюдения уверенно определяются также фюзенизированные и ли-поидные микрокомпоненты.
Между тем именно знание анатомического строения исходных растительных тканей, слагающих микрокомпоненты угольного вещества, дает возможность достигнуть наибольшей точности в решении палеогеографических задач, а также оценить влияние состава торфообразующих растительных ассоциаций на формирование технологических свойств антрацитов.
Под руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Л.Я.Кизилыптейна, диссертантом был разработан метод ионного травления, применение которого позволяет в непо-ляризованном отраженном свете наблюдать анатомические структуры растительных тканей, образующих гелифицированные микрокомпоненты, тонкие и до настоящего времени неизвестные микроструктуры фэзенизированных клеток,-а также строение кутикул и оболочек спор высших и низших растений. Можно утверждать, что благодаря применению метода ионного травления все микрокомпоненты в антрацитовых углях могут быть диагнооцированы и изучены значительно лучше, чем в углях более низких стадий метаморфизма как в отраженном, так и в проходящем свете.
В предлагаемой работе методом ионного травления изучены . главным образом антрациты Донецкого бассейна, где сосредоточены основные запасы антрацитовых углей СССР. Материалом ис-
следования послужили антрациты семи пластов свит ^ - Ъ%
Шахтинско-Несветаевского и некоторых других геолого-промышленных районов Донецкого бассейна. Эти пласты детально исследованы по 51 пластопересечению. Петрографически изучено 870 аншлифов с количественным подсчетом основных микрокомпонентов.
По результатам исследования впервые дано детальное анатомическое описание основных микрокомпонентов антрацитовых углей Донецкого бассейна, на основании которого предложена анатомическая классификация петрогенетических типов углей. Также впервые изучено анатомическое строение микрокомпонентов отдельных образцов антрацитов из пластов некоторых месторождений Горловского и Узгенского бассейнов и Егоршинского месторождения восточного склона Среднего Урала. Показана воз-
можность применения метода ионного травления к исследованию состава термально метаморфизованных антрацитов, искусственно графитизированных углей, а также высокометаморфизованного органического вещества шунгитов.
Главной задачей диссертационной работы является разработка принципиально новой методики петрографического исследования антрацитов. Методика направлена на выявление анатомического состава микрокомпонентов, изучение которого необходимо для получения петрогенетических характеристик антрацитовых углей, с целью наиболее точного определения условий их образования, качественных параметров и технологических свойств.
Основные защищаемые положения:
Разработанный метод ионного травления позволяет во всех типах микрокомпонентов угольного вещества антрацитов выявить анатомическую структуру исходных растительных тканей.
Основные биохимические соединения и образованные ими структурные элементы тканей, органов и клеток растений-угле-образователей сохраняют кристаллохимическую индивидуальность, несмотря на диагенетические и метаморфические преобразования вещества антрацитов.
Анатомо-петрографический состав угольного вещества антрацитов является новым палеогеографическим критерием, характеризующим условия древнего торфонакопления.
Использование петрогенетического состава в совокупности с другими палеогеографическими индикаторами позволяет де-тельно восстановить обстановку торфяной стадии формирования антрацитовых пластов и на основе этих реконструкций выявить пространственные закономерности изменения некоторых важных пока-
зателей их качества, а также технологических свойств.
5. Применение метода ионного травления впервые дает возможность изучать микрокомпонентный состав антрацитов в независимости от направления плоскости аншлифов по отношению к поверхности напластования, что позволяет детально исследовать его в аншлифах-брикетах, приготовленных из измельченных лабораторных (пластово-дифференциальных, пластово-промышленных) проб антрацитовых углей, применяемых для определения их качественных параметров и технологических свойств, и, таким образом, уравнять условия изучения антрацитов с углями других марок.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на УП Всесоюзном геологическом угольном совещании' в г.Ростове-на-Дону в 1981 г., на ХХУЇЇ Международном геологическом конгрессе (секция "Месторождения твердых горючих ископаемых") в г.Москве в 1984 г., а также на научных конференциях.
Автор считает своим долгом поблагодарить сотрудников лаборатории геологии угольных месторождений геолого-географического факультета Ростовского госуниверситета за большую помощь в работе над диссертацией: старшего научного сотрудника ЇЇ.П.Мостового, младших научных сотрудников В.И.Вялова, М.И.Назаренко и А.Г.Перетятько.
Большую признательность автор выражает геологам-угольщикам, любезно предоставившим для исследования образцы антрацитов, шунгитов и графитов некоторых бассейнов и месторождений СССР: доктору геолого-минералогических наук И.Б.Волковой, кандидатам геолого-минералогических наук А.А.Тимофееву, А.И.Гинзбург, Г.С.Калмыкову, А.Я.Медведеву, В.И.Горлову и
кандидату технических наук В.П.Иванову.
Особую благодарность и глубокую признательность автор выражает своему научному руководителю, первому учителю, доктору геолого-минералогических наук, профессору Леониду Яковлевичу Кизилыптейну за огромную, всестороннюю помощь и большое внимание к данной работе.
В заключение автор благодарит коллектив кафедры минералогии и петрографии во главе с доктором геолого-минералогических наук, профессором В.И.Седлецким за помощь в работе.
Ионное травление - новый метод петрографического изучения антрацитов
Методы исследования угольного вещества с целью получения наиболее полной информации о строении микрокомпонентов можно условно разделить на "разрушающие" и "неразрушающие".
К "разрушающим" методам прежде всего относится обработка полированной поверхности аншлифов различными химическими соединениями-окислителями, называемая обычно травлением [43, 973. Известно, что после воздействия на аншлиф кипящего раствора травильной жидкости, в качестве которой чаще всего бралась смесь хромовой и серной кислот, в углях низких и средних стадий метаморфизма выявляется клеточное строение коллинита [97]. Это дало возможность сделать вывод о том, что истинный коллинит - геллоколлинит встречается в углях в очень незначительных количествах.
Внедрение в практику углепетрографических исследований масляных и иодно-метиленовых иммерсионных объективов позволило увидеть строение коллинита в этих углях не хуже, чем при трудоемкой, а порой и малоэффективной кислотной обработке, поэтому необходимость в методе кислотного травления отпала, хотя иногда его применяют и сейчас. Так, например, обработка кислотами фюзенизированной древесины из длиннопламенных углей выявила в ней сердцевинные лучи и окаймленные поры [393.
К "неразрушающим" методам петрографического изучения углей низких и средних стадий метаморфизма относится, в частности, использование поляризованного проходящего и отраженного света [77], которое в некоторых случаях позволяет отчетливей наблюдать в них структуру микрокомпонентов. Если применение поляризованного света для этих углей является дополнительным методом исследования, то для высоко-метаморфизованных углей - это до настоящего времени единственный способ изучения их петрографического состава. Кратко рассмотрим этот метод.
Известно, что петрографические исследования высокомета-морфизованного вещества антрацитов основаны на взаимодействии с ним поляризованного электромагнитного излучения. Изображение, полученное в результате отражения поляризованного света от полированной поверхности аншлифа с последующим прохождением его через анализатор, рассматривается в качестве индивидуальной оптической характеристики микрокомпонентов, составляющих угольное вещество. Если в неполяризованном отраженном свете все микрокомпоненты антрацитов выглядят почти одинаково, то, применяя поляризацию, можно выделить из них те, которые существенно отличаются по кристалло-оптическим характеристикам. Однако, микрокомпоненты, близкие по этим характеристикам, практически поляризованным светом не выделяются. Надо отметить, что во многих случаях адекватная интерпретация полученных картин крайне затруднена оптическими эффектами, возникающими в процессе интерференции отраженного поляризованного света. Эти эффекты часто создают в конечных изображениях "точечно-пятнистые", "сетчатые", "поперечно-полосатые", "пятнисто-комковатые" и другие структуры С77, 106], известные под названием "особые" или "вторичные", которые в большинстве случаев не отражают первичную природу исходных растительных тканей.
Неоднозначность результатов поляризационных исследований угольного вещества известна давно.Показал, что в веществе каменных углей и антрацитов наряду с выявлением первичной клеточной структуры поляризованный свет дополнительно создает не связанные с ней так называемые псевдоструктуры. Их появление объяснено им главным образом наличием в угольном веществе тонкодисперсных минеральных примесей типа мелышковита, на которых может происходить аномальное рассеивание поляризованного света.
Анализируя процесс отражения поляризованного света от полированной поверхности угля с точки зрения законов физики [1263, можно утверждать, что псевдоструктуры являются не чем иным, как интерференционными картинами, неизбежно возникающими при взаимодействии поляризованного электромагнитного излучения с высококристаллическим органическим веществом антрацитовых углей. Таким образом, неоднозначность в интерпретации определенной части результатов поляризационных исследований исходного растительного материала в принципе неустранима. Чтобы ее избежать, надо полностью отказаться от использования поляризованного света при исследовании первичной анатомической структуры тканей растений-углеобразователей антрацитовых углей. Для этого необходимо применить к веществу антрацитов такое предварительное воздействие, которое позволило бы увидеть его строение в неполяризованном отраженном свете. Надо отметить, что применение кислотного травления для этих целей [433 не дало хороших результатов из-за появления на поверхности аншлифа трудно удаляемого налета продуктов реакции окислителя с угольным веществом, резко ухудшающим условия наблюдения.
Для решения этой задачи диссертантом разработана и внедрена новая методика обработки аншлифов в потоке аргонной плазмы С59, 60, 128]. Эта методика относится к числу "разрушающих" и ее применение полностью изменяет условия петрографического изучения антрацитовых углей, позволяя в неполяри-зованном отраженном свете во всех случаях наблюдать не только клеточную структуру тканей основных микрокомпонентов [61, 64]., но и обнаружить тончайшие детали строения отдельных клеток [62, 63, 66-68].
Микрокомпоненты лигнино-целлюлозного состава
Известно, что в составе растений выделяют три главных типа тканей: покровная, основная и проводящая [133].
Покровные ткани. Они подразделяются на эпидермис, перидерму и корку. Если структура тела растения является первичной, то оно покрыто таблитчатыми эпидермальными клетками, содержащими на наружных стенках прозрачную кожицу из кутина -кутикулу, функция которой заключается в предохранении растения от высыхания. Кутикула отлично сохраняется в ископаемом состоянии C3I3. При вторичном росте эпидермис заменяется перидермой.
Перидерма состоит из трех различных типов тканей: пробкового камбия или феллогена, собственно пробки и феллодермы. Феллоген, состоящий из одного ряда клеток, закладывается вблизи поверхности осевых органов, характеризующихся вторичным ростом. В ископаемых углях он обычно не сохраняется [313. Пробковый камбий откладывает во внешнюю от себя часть стебля феллему, а во внутреннюю - феллодерму. Клетки феллемы растут в радиальном направлении и делятся тангенциальными перегородками. В наружных дочерних клетках стенки пропитываются суберином - опробковевагот, и их содержимое отмирает. Клетки пробки имеют таблитчатую форму, плотно сомкнуты и дают сплошной слой собственно пробки. Благодаря наличию суберина пробковые клетки отлично сохраняются в ископаемом состоянии [313. Клетки, откладываемые феллогеном внутрь образуемой ткани, называются феллодермой. Она состоит из живых, но не способных к делению клеток, напоминающих формой коровую паренхиму. Так как клетки феллодермы образуются из тангенциально делящейся меристемы - пробкового камбия, то они расположены радиальными рядами. Свойствами пробки - суберинизацией - не обладают и состоят в основном из целлюлозні: Иногда в пробковой ткани встречаются клетки, морфологически сходные с феллемой, но лишенные суберина. Они называются феллоидами.
При образовании перидермы неживой слой клеток пробки отделяет слои первичных и вторичных тканей растений различной мощности от глубже расположенных живых тканей. Отрезанные таким образом слои тканей отмирают. Перидерма и изолированные ею ткани оси могут быть объединены под общим названием наружная кора или корка (ритидом). Корка - комплекс разнообразных элементов хорошо сохраняется и диагносцируется в углях [31].
В эти ткани входят паренхима, колленхима и склеренхима. Термином паренхима обычно обозначают ткань, состоящую из тонкостенных, имеющих форму многогранника живых клеток. Паренхиму часто называют основной тканью, так как в нее погружены остальные ткани растения, особенно - проводящие. Паренхимные клетки могут встречаться в виде больших и непрерывных скоплений, образуя паренхимную ткань. Как компоненты гетерогенных тканей, паренхимные клетки образуют радиальные лучи и вертикальные ряды живых клеток в ксилеме и флоэме. Паренхимные клетки обладают как тонкими, так и толстыми первичными целлюлозными оболочками. В последнем случае они называются колленхимой. Для паренхимных клеток во вторичной ксилеме характерно наличие одревесневевших вторичных оболочек.
Склеренхимные клетки образуют в теле растения склерен-химную ткань, выполняя исключительно механическую функцию. Среди склеренхимных клеток выделяют волокна и склереиды, при этом волокна являются длинными клетками, а склереиды - относительно короткими. Склереиды широко распространены в теле растения. Они встречаются в ксилеме, флоэме, сердцевине, первичной и вторичной коре. Для склеренхимных клеток характерны твердые, одревесневевшие вторичные оболочки с большим количеством пор. В зрелом состоянии у них отсутствует протопласт, и полости клеток почти целиком заполнены плотным материалом вторичной оболочки, в строении которой часто обнаруживается концентрическая слоистость.1
Проводящие ткани.; Проводящая система растения состоит из ксилемы, являющейся основной водопроводящей тканью, и флоэмы, которая проводит пластические вещества. Растения, имеющие проводящую систему тканей, называются сосудистыми. К ним относятся все известные растения-углеобразователи карбона. Основным элементом ксилемы у этих растений являются тра-хеиды - вытянутые клетки, лишенные протопластов и имеющие одревесневевшие вторичные оболочки. Благодаря лигнифициро-ванным клеточным стенкам, ксилема, в отличие от флоэмы, хорошо сохраняется в ископаемых растениях. Для вторичных оболочек трахеальных элементов характерно наличие окаймленных, полуокаймленных и "дырочных" пор, посредством которых трахе-иды связаны друг с другом и с прилегающими паренхимными клетками сердцевинных лучей.1 Связь между проводящей системой и покровными тканями осзгществляется сердцевинными лучами. Лучи характеризуются длиной, шириной и высотой. Лучевые и осевые проводящие ткани располагаются во вторичной ксилеме как две взаимопроникающие системы, тесно связанные между собой по происхождению, структуре и функции.
Кристаллохимическая индивидуальность в углях основных биохимических соединений растений-углеобразователей
Как отмечалось в главе 2, селективность процесса травления определяется кристаллохимической неоднородностью угольного вещества микрокомпонентов. Поскольку при ионном травлении никогда не наблюдались структуры, не соответствующие каким-либо элементам анатомии растений, можно сделать весьма важный вывод: кристаллическая организация углефшщрованного вещества ископаемых растений наследует биохимическую неоднородность клеток и тканей живых организмов. Для доказательства этого вывода рассмотрим биохимический состав тканей, органов и клеток растений. Одновременно будет дана интерпретация некоторых результатов ионного травления.
Известно, что основными биохимическими компонентами растительных тканей, органов и клеток являются природные полисахариды (целлюлоза, хитин, гешщеллюлоза, пектины), фе-нольные соединения (лигнин, таннины), липиды, белки и аминокислоты [124, 125, 133].
Целлюлоза. Она выполняет скелетные функции, обеспечивая жесткость клеток у высших растений. Характерной особенностью целлюлозы, определяющей в значительной степени ее механические и физико-химические свойства, является линейная конфор-мация молекул. Макромолекулы целлюлозы, располагаясь приблизительно параллельными пучками, образуют за счет межмолекулярных водородных связей структуры, регулярные в трех измерениях, что характерно для кристаллов. Элементарная ячейка кристаллической решетки целлюлозы имеет моноклинную сингонию и состоит из четырех глюкозних остатков, принадлежащих двум антипараллельным цепям целлюлозы. Целлюлозная решетка удерживает свою структуру за счет разных типов связи. Так, связи, направленные вдоль оси волокон целлюлозы, являются ковалентними, а втрое более слабые водородные связи направлены перпендикулярно оси волокон. Этим объясняется ярко выраженная оптическая и механическая анизотропия, характерная для волокон целлюлозы. Молекулы целлюлозы в растительной клетке образуют элементарные фибриллы, которые в свою очередь объединяются в пучки, называемые, в зависимости от размеров, микро- и макрофибриллами. Ширина последних составляет доли микрона.
Известно, что оболочка растительных клеток имеет слоистую структуру. Обычно в ее составе выделяют две части: первичную (внешнюю) и вторичную (внутреннюю). Вторичная оболочка в свою очередь может состоять из трех неодинаковых по химическому составу слоев.
Распределение фибрилл в подоболочках клетки также различно. В первичной оболочке целлюлозные фибриллы расположены в матриксе беспорядочно, образуя дисперсную текстуру. Вторичная оболочка характеризуется параллельной текстурой. Ориентация фибрилл в ее слоях может быть как под углом к оси клетки (спиральная текстура), так и параллельно ей (волокнистая текстура). В химическом отношении первичная и вторичная оболочки отличаются количеством целлюлозы и гемицеллюлозы. В первичной оболочке преобладает гемицеллюлоза, а во вторичной -целлюлоза.
Скелетное вещество клеточных оболочек грибов - хитин, близко по строению к целлюлозе. Их отличие состоит в том, что молекула хитина представляет собой р -глюкозу, одна из гидроксильных групп которой замещена ацетилированной аминогруппой. Рентгенографические исследования свидетельствуют о высокоупорядоченной структуре хитина, содержащей кристаллические участки, аналогичные кристаллическим областям целлюлозных волокон. Эти два полисахарида сходны как по физико-химическим свойствам, так и по биологической роли.
В клеточной оболочке фибриллярная система (целлюлоза или хитин) погружена в непрерывный аморфный матрикс, состоящий в основном из гемицеллюлозы и пектиновых веществ. Гемицеллюлозы являются гетерополисахаридами сравнительно невысокого молекулярного веса. Они не образуют (за редким исключением) кристаллическую фибриллярную структуру и вместе с пектиновыми веществами, построенными в основном из остатков уроновых кислот, играют в клеточной стенке роль цементирующего аморфного матрикса. Учитывая сказанное, перейдем к оценке результатов ионного травления.
При детальных наблюдениях оболочек отдельных гелифициро-ванных паренхимных клеток обнаружено, что травление проявляется в чередовании темных - более измененных и светлых - менее измененных участков (фото 61, 62). Можно предположить, что эта дискретность соответствует реликтовый макрофибрилляр-ной структуре клеточной оболочки и разрушение ее при ионном травлении происходит преимущественно по кристаллическим агрегатам, унаследованным от целлюлозного каркаса. Это подтверждается почти строгой периодичностью чередования более и менее измененных участков.
Лигнин» В стареющих клеточных оболочках появляются так называемые инкрустирующие вещества. Из них наиболее важное значение имеет лигнин - макромолекулярное вещество фенольной природы. Лигнин, замещая в оболочке пластичные вещества мат-рикса, повышает ее прочность на сжатие, а также устойчивость против бактериального разложения.
Известно, что лигнин пропитывает слои клеточной оболочки неравномерно. Более всего лигнифицируются межклетное вещество и первичная оболочка, несколько менее - наружный слой вторичной оболочки, еще слабее - внутренний, и в особенности, средний слой вторичной оболочки. Изучение лигнина оптическими методами показало, что в межфибриллярных пространствах у него отсутствует сколь нибудь ярко выраженная ориентация молекул, откуда был сделан вывод, что в клеточной оболочке от присутствует в аморфном состоянии.
Изучение петрогенетического состава антрацитов в аншлифах-брикетах
Изложенные данные о строении пласта и распределении в нем минеральных компонентов позволяют реконструировать условия формирования древнего торфяника, давшего начало угольному пласту ±з»
Формирование торфяного пласта на большей части зоны І в течение почти всего периода образования происходило в относительно стабильных условиях. На это указывает наличие в разрезе немногочисленных породных прослоев, незначительная загрязненность органической массы минеральными примесями (низкая зольность) и относительно невысокое содержание кальция. В целом, по комплексу признаков можно сделать вывод, что формирование пласта в западной части зоны I и вблизи нее происходило на возвышенных участках древнего торфяного массива, причем это превышение относительно площадей, примыкающих к зоне ІУ, было, по-видимому, незначительным.
При приближении к зоне ІУ формирование пласта в зоне I, особенно на заключительной стадии, происходило уже в условиях более высокой гидрологической активности. На это указывает целый ряд признаков, таких, как более сложная морфология и обогащение угля минеральным веществом (рис. 5). Об изменении геоморфологической структуры торфяника свидетельствует также повышенное содержание окиси кальция, которое обусловило сдвиг рН среды в сторону нейтральных и слабощелочных значений (рис. 5). Все это указывает на то, что формирование пласта в этой части зоны I происходило на относительно пониженных участках древнего торфяного массива. Однако, слабые изменения морфологии и небольшие вариации по площади значений зольности, возможно, свидетельствуют о том, что в целом формирование пласта і в западной части Шахтинско-Несвета-евской синклинали (зона I) происходило в сравнительно близких условиях и только на последних этапах формирования торфяника произошла дифференциация его геоморфологической структуры, что нашло отражение в некотором усложнении морфологии верхней части пласта, а также в изменении его минерального состава при приближении к зоне расщепления (рис. 5).
В зоне П формирование пласта происходило, вероятно, на территории, имеющей в самом начале четкую геоморфологическую дифференцируемость. По целому комплексу фациальных признаков зона наиболее простого строения пласта (восточная часть зоны П) располагалась на относительно возвышенных участках. Образование торфяного пласта здесь происходило в стабильных условиях. Это и сформировало малозольный торф (уголь) с низким содержанием окиси кальция, а также с незначительной концентрацией ряда металлов. При переходе в направлении зоны ІУ происходило постепенное понижение рельефа, что и привело к закономерному возрастанию общей мощности пласта, усложнению его морфологии, а также изменению минерального состава (рис. 5). Возрастание содержания в угольном веществе окиси кальция в свою очередь указывает на сдвиг рй среды в сторону щелочных значений, что также характерно для низинных участков торфяных болот. Здесь же наблюдается повышенная концентрация металлов в торфяном (угольном) веществе.
Посмотрим, как меняется анатомо-петрографический состав пласта і в геоморфологически различных зонах палеоторфяни-ка (рис. 5, 6).
Петрогенетический состав пласта і Sj в пределах зоны I характеризуется следующим образом. На всей площади распространения пласта в его составе преобладает перидермитовый тип угольного вещества. Лишь в верхних частях разрезов и на контакте с кровлей встречаются слойки ксилено-перидермита. Сравнивая по петрогенетическому составу разрезы II, 13, 15, 16, 18 (рис. П. 2.II, 13, 15, 16, 18) в пределах указанной зоны, можно отметить следующее: с запада на восток в направлении к зоне расщепления (зона 17) в составе угольного вещества пласта наблюдается лишь тенденция и увеличению доли перидермита, а также минеральных компонентов (рис. 5). Доля последних обычно возрастает к верхним частям разрезов или к их верхним пачкам. Здесь же обычно увеличивается содержание аттритового материала.
В восточной части зоны П, где пласт имеет наиболее простор строение (рис. П. 2.22-24) обнаружено чередование всех четырех петрогенетических типов угольного вещества с отчетливым преобладанием ксилено-перидермита и перидермо-ксилинита. Именно здесь встречаются отдельные участки, сложенные ксили-нитом. Перидермит имеет подчиненное распространение и приурочен в основном к нижним частям разрезов (рис. П. 2.24). Содержание юзенизированных и липоидных микрокомпонентов достигает 6-8 и 0,2-0,3$. Загрязненность угольного вещества минеральными компонентами (в основном глиной и пиритом) составляет 2-4 и 0,5-1,5$ соответственно. Количество аттритового материала незначительно (0,5-2$).
При переходе с востока на запад в направлении линии расщепления пласта і 3 (зона 17) петрогенетический состав угля в этой зоне заметно изменяется (рис. 5, 6). В угольном -веществе нижних и верхних пачек увеличивается доля ксилено-перидермита, а также наблюдается появление отдельных прослоев перидермита (рис. П. 2.22). Дальнейшее усложнение морфологии пласта приводит к исчезновению перидермо-ксилинита и к значительному уменьшению доли ксилено-перидермита (рис. П. 2.21). В этой части зоны П основным пластообразующим типом становится перидермит, который при приближении к линии расщепления пласта нацело слагает угольное вещество (рис. П. 2Д9).1 В этом же направлении возрастает содержание минеральных компонентов (глины 5-7$ и пирита 1-3$), аттрита (3-5$), а также фюзенизированного (8-10$) и лшоидного (0,6-1,0$) вещества.
