Буре вугілля. Генезис та поширення.
Буре вугілля являє собою перехідну форму твердої горючої корисної копалини осадового походження від торфу до кам’яного вугілля. Його поклади залягають у надрах Землі у вигляді плито- й лінзоподібних тіл з невеликою, порівняно із площею розповсюдження, потужністю. Буре вугілля входить до переліку корисних копалин загальнодержавного значення затвердженого постановою Кабінету Міністрів України від 12 грудня 1994 р. № 827, як тверді горючі корисні копалини.
Умови утворення
Вугілля поділяється на:
- гумоліти, що утворюються із продуктів перетворення відмерлих вищих рослин;
- сапропеліти, що утворюються із продуктів перетворення нижчих рослин і мікроорганізмів;
- сапрогумоліти, які є перехідним типом між гумолітами та сапропелітами.
Гумоліти поділяються на гуміти та ліптобіоліти. Сапропеліти поділяються на власне сапропеліти (богхеди) та гуміто-сапропеліти. Сапрогумоліти поділяються на кеннелі та касьяніти.
Більшість викопного вугілля належить до гумітів. Всі інші види становлять прошарки, лінзи у пластах гумітів, рідко утворюють самостійні пласти і поклади.
Для утворення вугілля необхідні сприятливі передумови, а саме:
- фітологічні (рослинний матеріал);
- кліматичні (забезпечують масштаби життєдіяльності та інтенсивний розклад матеріалу);
- геотектонічні (умови захоронення матеріалу);
- геоморфологічні (зумовлюють обставини для нагромадження і збереження рослинного матеріалу).
Сприятливим середовищем для утворення вугілля є водойми зі стоячою або слабо рухливою водою, де немає вільного доступу кисню. З нагромадженням рослинних залишків басейн поступово заболочується. За дотримання необхідної вологості та неперервного поступового занурення літосфери болотний режим зберігається дуже довго.
Процес утворення вугілля умовно поділяється на три стадії – біохімічну, хімічну та геологічну.
При біохімічній стадії у болотних умовах відбувається нагромадження та розклад рослинних залишків, що закінчується перетворенням на торф.
Хімічна стадія включає ряд хімічних реакцій, що сприяють створенню однорідної колоїдної маси. Сюди належать геліфікація, фюзенізація, бітумізація.
Геологічна стадія починається після захоронення торфовища, його перетворення на гірську породу, яка під впливом тиску та підвищеної температури зазнає низки поступових перетворень (вуглефікація): торф – буре вугілля – кам’яне вугілля – антрацит – графіт. Процес вуглефікації супроводжується зменшенням об’єму, зміною фізичних властивостей та хімічного складу.
За генезисом вугленосних басейнів побудована генетична класифікація, яка створена за тектонічним принципом з урахуванням геотектонічних умов нагромадження вугленосних формацій.
За характером тектонічних режимів виділяються басейни трьох типів:
- Геосинклінальні басейни характеризуються великою потужністю вугленосних відкладів (10–15 км) з чітким та частим чергуванням порід різного складу, значною кількістю пластів кам’яного вугілля помірної потужності, їх витриманістю, лінійною складчастістю, розвиненою системою розломів, наявністю зональності метаморфізму вугілля по вертикалі і по площі.
- Платформні басейни характеризуються малою потужністю вуглистої товщі, наявністю бурого вугілля, невеликою кількістю пластів, які характеризуються незначною витриманістю і мають різну потужність. Залягання вугленосних відкладів горизонтальне або пологе, амплітуда розривних порушень незначна.
- Для басейнів перехідного типу характерні проміжні значення потужностей вугленосної товщі та пластів вугілля, їх кількості і ступеня витриманості. Особливістю тектонічної будови таких басейнів є розвиток брахіантиклінальних складок, у тому числі куполоподібних.
- Існують також полігенетичні басейни, де розвинуті декілька типів одночасно. Наприклад, Донецький басейн, де зі сходу на захід спостерігається послідовна зміна геосинклінального типу на платформний.
Фізичні властивості
Буре вугілля відповідає найнижчій стадії вуглефікації і від торфу відрізняється за вищим ступенем перетворення рослинних решток і вищим вмістом вуглецю. Межа між торфом та бурим вугіллям приймається за такими показниками: вміст вуглецю – не менше 64 %, вологи – більше 14 %, теплотвірна здатність – 20,2 МДж/кг. Буре вугілля поділяють на три групи: землисте — Б1, матове – Б2 і блискуче ‑Б3. Між бурим і кам’яним вугіллям ще виділяється перехідне буре довгополуменеве (БД).
Основними фізичними властивостями бурого вугілля є:
- колір — світло-коричневий;
- блиск (залежить від вмісту вуглеутворювальних компонентів) – при переважанні компонентів групи вітрену та підвищення стадії вуглефікації – блиск збільшується, а при збільшенні вмісту інертиніту та ліптиніту – знижується;
- відбивна здатність – 0,30–0,49% (в повітряному середовищі);
- злом – землистий і нерівний;
- структура (залежить від форми і розміру вуглеутворювальних компонентів);
- текстура – крихке із землистою текстурою;
- густина – 0,8–1,35 г/см3;
- твердість за шкалою Мооса – 2;
- мікротвердість– 6–16 н/мм2;
- електропровідність – 10–200 Ом*м, буре вугілля поводиться як діелектрик.
Крім названих властивостей вивчають показники заломлення і двозаломлення, тріщинуватість і загальну пористість, міцність, пружні та акустичні властивості.
Найважливішими властивостями бурого вугілля є:
- вологість – 16–60%;
- зольність – за вмістом золи вугілля буває малозольне (менше 10%), середньозольне (10–20%) та високозольне (більше 20%);
- вихід летючих речовин – 67–41 %;
- сірчаність — за вмістом сірки вугілля буває малосірчане (0,5–1,5%), середньосірчане (1,6–2,5%), сірчане (2,6–4,0%) і високосірчане (більше 4%);
- питома теплота згоряння – 25,5–32,6 МДж/кг.
Елементний (хімічний) склад бурого вугілля:
- вуглець – 63–77%;
- водень – 4,0–6,3%;
- кисень і азот– баластні компоненти вугілля, при збільшенні ступеня вуглефікації їх вміст знижується;
- фосфор – належить до шкідливих домішок.
При петрографічних дослідженнях вугілля вивчають мікро- та макрокомпоненти. До мікрокомпонентів вугілля належать наступні групи: вітриніт (геліфіковані компоненти), фюзиніт, інертиніт (фюзенізовані компоненти) та ліптиніт (ліпідні компоненти).
Серед макрокомпонентів вугілля виділяють: вітрен, кларен, дюрен та фюзен. Вони розрізняються між собою за фізичними властивостями (колір, блиск, структура, текстура, злам).
Поширення в Україні
В Україні зосереджені значні запаси бурого вугілля. Основна частина покладів зосереджена у Дніпровському буровугільному басейні, значно менше у Дніпровсько-Донецькій западині, Придністровській, Прикарпатській та Закарпатській вугленосних площах. Розробляються поклади Дніпровського басейну та Закарпатської вугленосної площі.
В Україні налічується 80 родовищ бурого вугілля, з яких у розробці перебуває 3. Балансові запаси станом на січень 2021 року оцінюють в 2593 млн т за категорією А+В+С1 та 300 млн т за категорією С2. Позабалансові запаси бурого вугілля в Україні оцінюють у 586 млн т.
Дніпровський буровугільний басейн розташований у межах Житомирської, Черкаської, Кіровоградської, Дніпропетровської, Запорізької, Вінницької та Київської областей. Басейн простягається з південного сходу на північний захід на 650 км, шириною від 70 до 175 км. Видобування бурого вугілля розпочалось у 1871 р., а наприкінці ХІХ ст. майже припинилось через конкуренцію із донецьким вугіллям. У 50‑х рр. минулого століття видобування відновили і максимум видобутку припав на 60–80-ті рр. ХХ ст. Наразі видобуток значно скоротився і працює всього 5 підприємств.
Вугленосними породами у межах Дніпровського буровугільного басейну є відклади юри, крейди, палеогену і неогену. Найбільш вугленосними є континентальні відклади бучацької серії палеогену, які розповсюджені на значній площі (від Білорусі та м. Ромни до м. Мелітополь). Розміщення відкладів цієї серії підпорядковане похованим палеодолинам переважно ерозійно-тектонічного походження, що витягнуті у вигляді смуг субмеридіонального простягання. Дана серія поділяється на нижню частину – підвугленосну та верхню – вугленосну, загальною потужністю до 70 м. У вугленосній частині серії виділяються три горизонти: нижній (підвугільний), середній (вугільний) та верхній (надвугільний).
У вугленосній товщі простежується від одного до трьох пластів вугілля (І‑ІІІ), що розділені породними прошарками потужністю від 0,5 до 6 м.
Основним пластом у басейні є нижній пласт (І) простої будови, який має робочу потужність на Коростишівському, Олександрівському, Фастівському, Миронівському, Верхньодніпровському та ін. родовищах. Потужність пласта становить від 1 до 25 м, у середньому 4–6 м.
Середній пласт (ІІ) простої будови має обмежений розвиток по площі басейну, робоча потужність фіксується на Оратівському, Морозівському, Краснопільському, Синельниківському та ін. родовищах. Потужність пласта досягає 12 м, середня потужність становить 3–4 м.
Верхній пласт (ІІІ) характеризується непостійною потужністю (0,1–3 м), незначним розповсюдженням по площі та підвищеною зольністю. Робоча потужність фіксується на Морозівському, Балахівському, Бандурівському та Семенівсько-Олександрівському родовищах.
Пласти вугілля залягають майже горизонтально з незначним ухилом до осьових частин палеодолин, мають непостійну потужність, що зростає від периферії покладів до осьової частини. Максимальна потужність усіх трьох покладів встановлена на Верхньодніпровському родовищі (29 м).
Розробка вугільних родовищ здійснюється відкритим (розрізи) і закритим (шахтами) способами.
Поклади бурого вугілля у межах Дніпровсько-Донецької западини відомі на Новодмитрівському та Житковицькому родовищах. Новодмитрівське родовище, розташоване у Харківській області. Буровугільні пласти входять до складу харківської, полтавської та київської серій палеогену та нерозчленованого неогену. Вони об’єднані у 5 горизонтів блюдцеподібної форми, загальною потужністю від 8 м на периферії до 157 м у центрі. Балансові запаси за кат. А+В+С1 становлять 390 млн т. Житковицьке родовище, розташоване у Сумській області. Приурочене до Роменської депресії, що знаходиться в північно-західній частині Дніпровського грабену. На родовищі налічується 4 пласти бурого вугілля, потужністю від 0,7–0,9 м до 1,8–2,5 м, що залягають на глибині від 40 до 240 м.
Придністровська вугленосна площа розташована у межах Тернопільської та Львівської областей, у вигляді субширотної смуги шириною від 7 до 30 км, довжиною 180 км від м. Рава-Руська до м. Шумськ. Вугленосна товща приурочена до нижньотортонських відкладів міоцену, потужністю до 30–50 м. Пласти вугілля залягають на глибині від 50 до 60 м. Пласти за будовою складні, товщина невитримана, часто мають форму невеликих лінз площею від 0,1 до 2,5 км2. Потужність пластів становить від 0,5 до 1,5 м, іноді сягає 3 м. Вугілля має велику зольність (10–50 %) та сірчаність (2–10 %), вихід летких речовин – 30–60 %, вміст вуглецю – 53–70 %.
Прикарпатська вугленосна площа розташована у межах Івано-Франківської та Чернівецької областей. Вона простягається з північного заходу на південний схід смугою шириною 15–30 км, довжиною 130 км від м. Калуш до м. Сторожинець.
Продуктивні пласти приурочені до відкладів верхнього тортону зовнішньої зони Передкарпатського прогину. Верхньотортонські відклади представлені пістинською світою, яка поділяється на три горизонти: нижньо-покутський, пістинський та верхньо-покутський. Вугленосним є середній, він представлений чергуванням глин з пісками та пісковиками. Потужність горизонту складає 290–320 м. Всього налічується три вугільних пласти, потужністю 0,5 м і більше. Вугілля перехідне від бурого до довгополуменевого типу. Щільне, міцне, чорного кольору, зольністю 10–20%, вихід летких речовин — 43–61%, сірчаність — 2,0–6,5%. Властива підвищена теплота згорання 20,5–33,5 МДж/кг.
Закарпатська вугленосна площа розташована у межах Закарпатської області у вигляді смуги шириною 18–34 км. Вугільні пласти залягають серед відкладів сарматського, панонського та понтичного ярусів неогену. Найбільш вугленосною є ільницька світа, яка представлена чергуванням глин, пісків, алевролітів, пісковиків, туфів та туфобрекчій. У світі міститься до 10 прошарків та пластів бурого вугілля потужністю від кількох сантиметрів до 1–2 м, деколи до 5 м.
Вугілля забруднене туфогенним матеріалом, вологість становить 15–35%, зольність – 10–40%, сірчаність – 1,5–5,8%, вихід летючих речовин – 38–54%, теплотвірна здатність 16,6–25,1 МДж/кг.
До 1971 р. закритим способом розробляли Ужгородське, Березинське, Кривське та Горбське родовища. Наразі відкритим способом розробляється Ільницьке родовище.
Нижньодністровська вугленосна площа розташована у межах Одеської області. Вугленосна смуга завширшки 10–15 км простежується з південного заходу на північний схід на 35 км. Вугленосними породами тут виступають відклади сарматського та понтичного ярусів. Потужність прошарків сарматського ярусу становить переважно 0,05–0,5 м, тільки у південній частині площі у районі озер Ялпух та Кагул потужність пластів сягає робочих потужностей. Потужність понтичного пласту вугілля становить від 0,1 до 1,2 м. Вугілля сарматського і понтичного віку має зольність 25–30 %, вологість – 25–27%, вихід летких речовин – 52–54%, сірчаність – 8,3%, вміст вуглецю – 58–60 %, теплоту згоряння –24,2–27,8 МДж/кг.
Прояви вугілля Кримського півострова пов’язані з тріасовими, юрськими і крейдовими відкладами, розташовані в гірській частині, де виявлено і частково розвідано 57 проявів. Бешуйське родовище складено двома вугільними пластами товщиною 0,6–0,8 м. Вугілля тут високозольне (40–50 %), низького ступеня метаморфізму, перехідне від бурого до довгополуменевого.
Поширення у світі
У світі запаси бурого вугілля підраховано у кількості 1,3 трлн т. Основна частина запасів зосереджена у США, Німеччині, Україні, Польщі, Чехії, Австралії. Найбільші басейни і родовища бурого вугілля приурочені до комплексу мезо-кайнозойських відкладів. У Європі поклади бурого вугілля пов’язані із відкладами палеоген-неогену, в Азії – переважно юри, рідше крейди і палеоген-неогену. На інших континентах з відкладами крейди та палеоген-неогену.
Буре вугілля у США видобувають у західній та південній частинах країни (штати Північна та Південна Дакота, Вайомінг, Монтана, Юта, Колорадо, Аризона, Нью-Мексико, Техас, Арканзас, Міссісіпі, Луїзіана, Алабама). Відомі також малоосвоєні басейни бурого вугілля на Алясці (басейн Лісберн-Колвілл). Поклади вугілля у США характеризуються пологим заляганням пластів на малих глибинах, середньою потужністю близько 1 м, значним поширенням по площі, помірним вмістом води та газу.
Буре вугілля Німеччини зосереджене у Нижньорейнському, Нідерлаузіцькому, Середньонімецькому, Маґдебурському та інших басейнах. Буровугільні пласти приурочені до відкладів еоцену-міоцену з потужністю, яка коливається від 3–4 до 8–12 м.
У Польщі буре вугілля поширене практично по всій її території. Вугленосними комплексами виступають відклади юри-неогену. Основні поклади переважно міоценові і представлені м’яким бурим вугіллям. Найбільше родовищ у центральній та західній частинах країни. Відкритим способом буре вугілля видобувається на Турошівському, Белхатівському, Конінському районах. Запаси бурого вугілля, яке добувається в центральному (Малінец, Адамув) і південно-західному (Турошув, Жари) районах Польщі, оцінюються в 14 млрд. т.
Видобуток бурого вугілля у Чехії здійснюється переважно відкритим способом. Найбільшим буровугільним басейном є Північно-Чеський басейн, що розташований у районі Рудних гір. Його довжина складає 65 км, при ширині від 1 до 26 км. Потужність пластів вугілля змінюється від 1 до 65 м.
Більше половини запасів вугілля Індії зосереджено у штатах Біхар, Західна Бенгалія та Мадхья-Прадеш. Найбільшим буровугільним родовищем у Індії є родовище Нейвелі, що знаходиться у штаті Тамілнад. Загальні запаси бурого вугілля на цьому родовищі оцінюють у 3,3 млрд т. Тут розробляється один пласт, потужністю 18 м. Вугілля малозольне (3%), вологість 50%, вихід летких речовин 25%, теплота згоряння 10,2–15,0 МДж/кг.
У Австралії буре вугілля видобувають у басейні Латроб-Валлі, що знаходиться у штаті Вікторія. Загальні запаси вугілля оцінюються у 113 млрд т. продуктивні пласти пов’язані із олігоцен-міоценовими відкладами. Найбільшими родовищами є Яллорн і Моруелл, що розташовані у долині р. Латроб.
Буре вугілля є важливим природним ресурсом з великими запасами як в Україні, так і у світі. В Україні основні поклади зосереджені в Дніпровському буровугільному басейні, а також у Дніпровсько-Донецькій западині, Придністровській, Прикарпатській та Закарпатській вугленосних площах. Ці запаси мають значний потенціал, але для їх ефективного використання необхідні сучасні технології видобутку та управління. Ефективне використання бурого вугілля є ключовим для енергетичної безпеки та економічного розвитку багатьох країн.
ПРОЙДЕМО РАЗОМ ШЛЯХ ВІД ІДЕЇ ДО ВИДОБУВАННЯ
Можливо вас зацікавлять також:
Цирконій і гафній. Властивості та поширення
Гафній і цирконій — це стратегічно важливі метали, які завдяки своїм унікальним фізико-хімічним властивостям
Плагіограніт. Інтрузивна порода як свідок глибинних процесів планети
Плагіограніт — інтрузивна порода, що відображає процеси магматичної диференціації та формування океанічної кори.
Палигорськіт. Унікальні властивості породи та її поширення
Палигорськіт — волокнистий глинистий мінерал із високими адсорбційними властивостями, який утворюється у відкладах теплого мілководдя.


