Вуглеутворення

Вуглеутворення — послідовне перетворення відмерлих рослин у викопне вугілля.

Містить дві фази: торфоутворення та вуглефікацію.

Історична довідка

Середовищем торфоутворення були болота з водою, збідненою киснем, з лужним водневим показником (рН). Торф, який утворився в результаті біохімічних реакцій залишків вищих наземних рослин, був вихідним матеріалом основної маси викопного вугілля — гумолітів.

Умови і час формування

Основними процесами перетворення рослинних залишків у першій фазі вуглеутворення були:

• геліфікація лігніно-целюлозних тканин рослин в анаеробних умовах і перехід продуктів розкладу цих тканин до колоїдного стану (див. Колоїдні системи) з подальшим зневодненням і затвердінням гелів та утворенням однорідної маси, яка цементувала інші компоненти;
• фюзенізація — зневоднення і окиснення в аеробних умовах лігніно-целюлозних тканин і продуктів первинної їх геліфікації з частковим обвуглюванням рослинного матеріалу;
• елювіація — винесення з торфу проточними водами колоїдних продуктів, що супроводжувалося збагаченням торфу ліпоїдними, стійкими до розкладу компонентами рослин;
• ілювіація — привнесення на площу торф’яника розчинених гумінових речовин.
• бітумінізація (див. Бітуми) — анаеробний процес розкладу багатих на жири та білки речовинних комплексів нижчих рослин і відмерлих мікроорганізмів (зоопланктону), який призводив до утворення сапропелю — основного вихідного матеріалу сапропелітів, та сапрогумолітів.

Вуглефікація починалася і протікала після поховання торфу в надрах Землі (перекриття його кластичними осадами). Внаслідок діагенезу торф перетворювався у м'яке буре вугілля. Подальший метаморфізм привів до формування широкого спектра природних різновидів викопного вугілля — від бурого до суперантрацитів (див. Антрацит).

Вуглефікація — природний процес структурно-молекулярного перетворення (метаморфізації) органічної речовини вугілля під впливом високого тиску та температур. При цьому підвищується вміст вуглецю, знижується вихід летких речовин, збільшується відбивна здатність геліфікованих компонентів. Виділяють 2 стадії вуглефікації: діагенез і метаморфізм вугілля.

У стадії діагенезу завершуються гуміфікація рослинного матеріалу, старіння і затвердіння колоїдів, відбуваються дегідратація, виділення природних газів та інші діагенетичні перетворення органічних і мінеральних компонентів; впорядковується петрографічний склад вугілля (див. Петрографія вугілля).

Подальший метаморфізм вугілля — сукупність фізико-механічних процесів, зумовлених тривалим впливом підвищених температур і тиску при зануренні вугленосних товщ у надра Землі, — приводить до структурно-молекулярного перетворення мікрокомпонентів вугілля та істотних змін їхнього хімічного складу і фізичних властивостей.

За сукупністю основних показників складу і властивостей виділяють 3 ступені вуглефікації: нижчий (буровугільний); середній (кам’яновугільний); і вищий (антрацитовий). Ступінь вуглефікації вугілля відображає його геологічний вік. Наймолодше в геологічному відношенні — буре вугілля, найстаріше — антрацит. Імовірно, що швидкість вказаного занурення визначає своєрідні властивості вугілля середньої стадії вуглефікації.

У загальному безперервному і безповоротному процесі вуглефікації провідним її показником є послідовне наростання в елементному складі кількості органічних речовин вугілля, відносного вмісту вуглецю, зниження вмісту кисню, а на вищих стадіях вуглефікації — водню і азоту. З підвищенням ступеня вуглефікації зростають блиск і відбивна здатність вугілля, оптична анізотропія, мікротвердість, змінюються мікрокрихкість, тріщинуватість, люмінесценція, густина органічної маси, гідрофільність, теплопровідність, електричні властивості, швидкість проходження ультразвуку, спікливість, теплота згоряння. Від ступеня вуглефікації залежать: хімічний склад, фізичні і технологічні властивості вугілля, які визначають можливі і найбільш раціональні напрями його використання.

Значення

Вуглефікація — регіональний процес, який протікав з різною інтенсивністю в окремі періоди геологічної історії Землі на великих площах і локальних ділянках всіх континентів, де виникало сприятливе поєднання фітологічних, кліматичних, палеогеографічних і геотектонічних передумов.

Початок масштабної вуглефікації датується середнім девоном (див. Девонський період). Природним завершенням вуглефікації був процес руйнування вугленосних формацій, що стався внаслідок підйому материків і горотворчих процесів з областями розмивів (див. Ерозія лінійна). Цей процес особливо виразно виявився у верхньопалеозойських (див. Палеозойська ера) вугільних басейнах, які сформувалися в складних авлакогенах (наприклад, Донбас), великих глибоких прогинах пригеосинклінальних і складчастих областей (наприклад, Кузнецький, Горловський, Карагандинський вугільні басейни).

Див. також:

• Девонський період
• Палеозойська ера
• Вугільний басейн

Література

1. Schmidt K., Romey I., Mensch F. Kohle, Erdöl, Erdgas: Chemie und Technik. Würzburg : Vogel, 1981. 254 p.
2. Саранчук В. И., Айруни А. Т., Ковалев К. Е. Надмолекулярная организация, структура и свойства угля. Київ : Наукова думка. 1988. 191 с.
3. Лазаров Л., Ангелова Г. Структура и реакции углей. София : Болгарская Академия наук, 1990. 232 с.
4. Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / За ред. В. С. Білецького. Донецьк : Східний видавничий дім, 2004–2013.
5. Костик І. О., Матрофайло М. М., Лелик Б. І. та ін. Вуглеутворення на початковому етапі формування кам’яновугільної формації Львівсько-Волинського басейну // Науковий вісник Національного гірничого університету. 2016. № 1. С. 19–31.

Автор ВУЕ

В. С. Білецький,

В. І. Саранчук

Покликання на цю статтю: Білецький В. С., Саранчук В. І. Вуглеутворення // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Вуглеутворення (дата звернення: 16.06.2021).

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 15.10.2020