ВЕСТНИК ЮЖНОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА Том 10, № 3, 2014, стр. 61-68
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 552.573/577
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МОРФОЛОГИИ ТОРФЯНЫХ И УГОЛЬНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ
© 2014 г. В.В. Трощенко1
Поступила 27.05.2014
Начиная с первой четверти XX в. в угольной геологии утвердилось представление об автохтонном характере накопления исходного материала угольных залежей в континентальных торфяниках как основном для большинства угольных бассейнов и месторождений. Для обоснования этой гипотезы потребовалось ввести в теорию седиментологии ряд дополнений, не опирающихся на факты, что в конечном итоге отрицательно повлияло на развитие геотектонической науки. Была выработана концепция "волновых движений земной коры", оказавшая отрицательное влияние на палеогеографические построения и другие разделы исторической геологии. Критический анализ имеющихся фактических данных показал коренное различие между морфологией и генезисом торфяников и угольных пластов, что полностью отрицает широко принятую концепцию происхождения угольных пластов из погребённых древних торфяников, т.е. автохтонного происхождения. Способ формирования подавляющего большинства угольных пластов оказался аллохтонным, при этом уголь является не континентальным, а наряду с известняком наиболее глубоководным осадком. Это означает, что восходящие и нисходящие движения блоков земной коры были не волновыми, а однонаправленными, прерывистыми. В этой связи должен быть скорректирован ряд положений теории геотектоники и палеогеографии.
Ключевые слова: торфяник, угольный пласт, морфология, происхождение, различие.
Давнишний вопрос о способе накопления первичного вещества угольных пластов принято считать давно решённым в пользу автохтонного торфоугленакопления ([1, 2] и др.). Однако, если опираться на факты, способ накопления исходного вещества подавляющего большинства гумусовых угольных залежей оказывается не автохтонным, а аллохтонным [3]. Поскольку данная точка зрения пока не получила широкой поддержки, некоторые детали противостояния автохтонной и аллохтонной гипотез требуют более подробной расшифровки и уточнения. Так, например, представляет интерес сравнение некоторых морфологических характеристик угольных пластов и торфяных залежей, которым принято приписывать общность генезиса, считая торфяник начальной стадией формирования угольного пласта.
На самом деле торфяник и угольный пласт -объекты с абсолютно разной организацией материи, что обусловлено генетическими различиями и отражается в их топологии. Торфяник - типично автохтонный ориктоценоз, где растительные остатки группируются в площадные комплексы по месту
1 Институт аридных зон Южного научного центра Российской академии наук (Institute of Arid Zones of the Southern Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences), 344006, г. Ростов-на-Дону, пр. Чехова, 41; e-mail: vtrosh@ssc-ras.ru
произрастания - кочки с биоценозами болотных трав, мхов, кустарников, деревья и их пни, колки, заросли тростников и т.п., т.е. в зависимости от условий питания, укоренения и взаимной толерантности. Принцип формирования комплексов здесь практически чисто симбиотический или, точнее, биоценологический: что вместе росло, то вместе и лежит. Аллохтонными здесь могут быть споры, пыльца, летучие семена, палые листья и другие растительные фрагменты, принесенные водой или ветром, но в количественном отношении подчиненные. Угольный пласт - ориктоценоз типично алло-хтонный, где осадки растительного происхождения организованы в послойные скопления в соответствии с размерами частиц, их формой, вещественным составом, удельным весом, т.е. физическими характеристиками, определяющими скорость размыва исходного торфяника, переноса частиц водными потоками и осаждения в водной среде. Здесь принцип комплексообразования совершенно иной, механистический. Совместно накапливаются различные остатки растений независимо от места их произрастания, вещественного и видового состава, если они так или иначе оказываются в водном бассейне и осаждаются с одной скоростью. Возможно также и просто совместное накопление тех растительных остатков, которые были одновременно
принесены в бассейн хотя бы даже из разных областей сноса. В данном случае автохтонными могут быть лишь водоросли, если их вегетация могла протекать в насыщенных гуминовыми кислотами водах, но они обычно составляют незначительную примесь к аллохтонному материалу.
Соответственно различию в способе накопления различаются и основания иерархии природных скоплений органического вещества, присущие этим природным объектам. Для торфяника иерархия определяется иерархией элементов болотного ландшафта: наиболее крупным элементом является сама торфяная залежь, т.е. торфяное болото в целом; следующая ступень - острова и протоки, затем следуют растительные биоценозы типа куртин, колков, топей, тростниковых зарослей и, наконец, самые малые элементы - группы кустов, отдельные кусты, травяные или моховые кочки, отдельно растущие деревья, их пни (обязательная деталь почти любого торфяника, но отсутствующая практически в любом угольном пласте). Характерной особенностью этих элементов залежи является возможность их существования как совместно в одном временном срезе, так и последовательно, сменяя друг друга в процессе развития конкретного болота: его зарождения, трансформации и возможного погребения. Результатом является закономерное распределение растительных остатков в теле торфяных залежей, нарушаемое только в случаях их размыва и переотложения. Типичные схемы распределения компонентов торфяных залежей в плане и в вертикальном разрезе хорошо изучены и приводятся в книгах многих авторов (Г. Потонье, Г.А. Иванова, И.С. Пельдякова, Я.М. Черноусова и др.) (рис. 1).
Аналогичное распределение ингредиентов декларируется в работах сторонников теории автохтонного торфоугленакопления и для угольных залежей, однако его реальные примеры в природе не встречаются. Более того, как показали исследования В.Н. Фролова, результаты которых приведены в его кандидатской диссертации, в строении угольного
Рис. 1. Схема заиливания озера сапропелевыми накоплениями и зарастания его прибрежной или водной растительностью (по В.Н. Сукачёву и В.С. Доктуровскому). Рисунок заимствован у П.В. Виттенбурга [4]. 1 - осоковый торф, 2 - тростниковый торф, 3 - сапропелевый торф, 4 - сапропелит
пласта к2 на Миллеровской площади (Восточный Донбасс) сапропелевый уголь занимает положение у самой кровли, а не у почвы, как показано на приведенной схеме (см. рис. 1).
Размеры торфяных залежей, их строение и морфология определяются в первую очередь геоморфологическими и ландшафтными условиями. Если общая площадь распространения болотных ландшафтов может быть соизмерима с площадями крупных угольных бассейнов, то площадь отдельных торфяников обычно ограничена условиями расчленения рельефа местности локальными водотоками и водоразделами, что определяет мозаичный характер морфологии торфяных залежей [5]. Распределение в пределах торфяника групп деревьев, кустарника, моховых кочек, топей и т.п. зависит от благоприятных или неблагоприятных условий зарастания водоёмов, способности отдельных растительных видов к укоренению при разных вариантах проточности, наличии или отсутствии минеральной подкормки, условий инсоляции и т.п. Для биоразложения и оторфования отмерших растительных остатков сочетание этих же факторов также может быть как благоприятным, так и неблагоприятным.
В отличие от торфяников, иерархия элементов угольной залежи определяется послойным порядком её накопления, в соответствии с которым сама залежь (угольный пласт) состоит из угольных пачек, а их количество определяется наличием породных прослойков. Внутри угольных пачек выделяются антраколитовые слои, количество и мощность которых зависят от наличия и распределения в нормальном к напластованию разрезе тончайших слойков фюзинита, глинистого вещества, спорово-пыльцевого материала или каких-либо иных примесей, ослабляющих внутреннее сцепление угольного вещества и являющихся таким образом границами антраколитовых слоев [6]. Распределение этих границ в разрезе залежи определяется периодичностью событий, приводящих к поступлению в водный бассейн соответствующего материала (например, лесных пожаров - источников фюзинита) и скоростью накопления углеобразующей органики. Мощность угольных пачек (в том числе и целых угольных пластов простого строения) обычно измеряется величинами от нескольких сантиметров до дециметров, реже метров, мощность антраколитовых слоев обычно не превышает первых дециметров.
Пристальное рассмотрение угольной залежи в её естественном залегании показывает, что каждый антраколитовый слой в свою очередь слагается из значительно более тонких элементарных слойков, представленных различными ингредиентами (фи-тералами) или их ассоциациями. Мощность таких
Рис. 2. Макрослоистость в антрацитовом пласте. Образец антрацита - фрагмент одного антраколитового слоя мощностью 29 см. Пласт 16, шахта Алмазная, Гуково, Восточный Донбасс. Видимая макроскопически слоистость обусловлена элементарными слойками и их группами. Элементарные слойки, как и антраколитовые слои, прослеживаются на больших расстояниях - от сотен метров до десятков километров и могут быть идентифицированы по микрокомпонентному составу, по сочетанию форм кривых на каротажных диаграммах [6, 7]
слойков может измеряться сантиметрами, миллиметрами (рис. 2) и даже долями миллиметра. И если антраколитовые слои достаточно легко выделяются в забое горной выработки макроскопически в виде плит, на которые разделяется угольная пачка, то элементарные слойки поддаются визуальному выделению и идентификации далеко не всегда, чаще их можно наблюдать лишь под микроскопом в прозрачных шлифах или в аншлифах (антрациты). Тем не менее площади распространения этих слойков настолько обширны, а сами слойки настолько стабильны, что некоторые исследователи [6, 7] предлагали использовать их для целей послойной корреляции пластов угля на значительных расстояниях, чему способствует возможность идентификации их последовательностей по геофизическим параметрам (форме ка
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.