Уголь это какая горная порода по происхождению: Каменный уголь – это минерал или горная порода, каково его происхождение?

Классификация горных пород.

Классификация горных пород. Породообразующие минералы и их влияние на устойчивость камня к внешним агрессорам. Технические характеристики камня.

Основные виды горных пород. Возможность их использования при облицовке фасадов натуральным камнем.

При облицовке фасадов и интерьеров, внешних и внутренних покрытий, необходимо учитывать происхождение, химико-минералогический состав и технические характеристики натурального камня. Корректный выбор камня с необходимыми техническими характеристиками повлияет на срок службы изделий из него, снизит затраты на обслуживание и сохранит эстетические свойства в течение длительного времени.

Состав и строение горных пород зависят от формирующих их геологических процессов. В соответствии с главными геологическими процессами, различают три генетических типа горных пород:

1. Магматические. Эта группа делится на два вида: эффузивные и интрузивные. Эффузивные породы (излившиеся, изверженные) образуются при изливании магмы на поверхность земли и дна океана. К этой группе относятся базальты, диабазы, порфиты и др. Интрузивные или глубинные породы образуются при медленном остывании магмы и под большим давлением в глубинах земной коры и мантии. К этой группе относятся граниты, лабрадориты, габбро.

2. Осадочные. Образуются в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трех процессов одновременно. К этой группе относятся известняки, песчаники, доломиты и др.

3. Метаморфические. Образованы путем преобразования магматических, осадочных и самих метаморфических горных пород под воздействием высокой температуры, давления и различных химических процессов. К этой группе относятся мраморы, кварциты, сланцы и др.

Каждая группа горных пород имеет свой химико-минералогический состав, что определяет устойчивость породы к различным внешним воздействиям. Горные породы по химико-минералогическому составу подразделяются на сульфатные, силикатные и карбонатные породы.

1. Силикатные породы, где основой является диоксид кремния, – это в своем большинстве изверженного или магматического способа образования породы, такие как гранит, габбро, базальт и другие. Среди осадочных пород – силикатными являются песчаники, а среди метаморфических – кварциты, сланцы и гнейсы.

2. К сульфатным породам относятся породы метаморфического происхождения, например мраморы.

3. Карбонатные породы – это в основном осадочные породы, например известняки и травертины.

Химико-минералогический состав породы необходимо учитывать при использовании камня на внешних работах, например при облицовке фасадов зданий. Цокольную часть, стилобаты и любые другие элементы, имеющие непосредственный контакт с дождевой водой, снегом, льдом и химией следует выполнять из силикатных пород, например из гранита. Поля стены, декоративные элементы фасада выше цоколя можно выполнить из любой из вышеперечисленных пород, например из известняка или того же гранита. Камень дольше сохранит свои технические и эстетические свойства, при использовании системы креплений на относе с воздушной прослойкой (вентилируемый фасад).

Помимо химико-минералогического состава, на устойчивость горной породы воздействию окружающей среды влияют физико-механические свойства камня. Таким образом, гранит, относящийся к устойчивым силикатным породам, может иметь низкие физико-механические свойства и возможности его использования будут ограниченными.
Физико-механические характеристики различных горных пород могут иметь широкий диапазон, например магматические породы, имеют плотность от 2500 до 3200 кг/м3, осадочные от 2000 до 2900 кг/м3 и метаморфические от 2500 до 3000 кг/м3. При этом твердость и прочность камня не всегда находятся в прямой зависимости. По плотности камня не следует судить о его прочности. Иногда, очень твердые породы, такие как габбро и сиенит, довольно хрупки, что не позволяет делать из них сложные элементы сооружений.

Прочность горных пород зависит от их структуры и силы межзерновых связей. По прочности горные породы можно разделить на высокопрочные с пределом прочности при сжатии более 40 Мпа, средней прочности (10-40Мпа) и низкой прочности с (0,4-10Мпа).
Структура камня и сила его межзерновых связей имеет прямое отношение к его морозостойкости. Морозостойкость камня – это способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения и без допустимого понижения прочности. При контакте камня с водой происходит его насыщение, при температурах ниже нуля вода замерзает в порах, увеличиваясь в объемах примерно на 9%. Лед, образующийся в порах материала, постепенно разрушает структуру камня, а количество выдерживаемых камнем подобных циклов зависит от прочности его межзерновых связей.

Резюмируя, можно заключить, что при выборе камня для отдельно взятого проекта необходимо учитывать химико-минералогический состав камня для различных элементов здания, физико-механические характеристики, которые прописаны в строительных нормах региона строительства, в том числе учитывая тип изделий, уровень загрязнения и другие аспекты. В соответствии с действующими СНиП II-22-81 «Проектирование и применение панельных и кирпичных стен с различными видами облицовок» рекомендуется применять следующие породы для облицовки отдельных частей зданий:

• Цоколя, порталов: гранит, габбро, лабрадорит, базальт, диабаз;
• Поля стены: мрамор, известняк, туф, доломит, песчаник, травертин.
• Отдельно стоящих конструкций (ограждения балконов, парапетов и др.) – гранит.

Технические характеристики облицовочных плит из природного камня должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9479, ГОСТ 9480, ГОСТ 23342.

Перейти к следующей статье: Визуальный аспект. Оценка декоративности породы. Селекция по цвету. Виды обработки.

Узнать о следующем семинаре для архитекторов и дизайнеров на тему облицовочного камня можно по e-mail: [email protected] или отправив сообщение здесь.

Камни, которые могут вас заинтересовать:

Проекты, которые могут вас заинтересовать:

7.1.2. Происхождение ископаемого угля — Энергетика: история, настоящее и будущее

Угли – один из наиболее распространенных видов полезных ископаемых. Они выявлены на всех континентах земного шара. Известно около 3000 угольных месторождений и бассейнов.

Ископаемые угли – твердая горная порода, образовавшаяся из остатков отмерших растений в результате биохимических, физикохимических и физических преобразований. Кроме органических составляющих, в углях всегда присутствуют минеральные примеси, содержание которых колеблется в широких пределах (от 1–2 до 50%).

Состав и свойства углей определяются природой их материального вещества, т.е. исходного растительного материала, эпохой и условиями протекания первой стадии углеобразования, а также метаморфизмом, т. е. изменениями угольного вещества, связанными с последующей историей их формирования.

Ископаемые угли в значительной своей части образовались из остатков растительного мира прошлых геологических периодов при активном участии микроорганизмов. Вместе с тем для их образования было необходимо не только наличие таких остатков, но и требовались определенные условия, при которых эти растительные остатки могли бы накапливаться в огромных количествах на значительных площадях, сохраняться и в последующее время глубоко преобразовываться, переходя в конечном итоге в ископаемые угли, горючие сланцы или участвуя в создании нефтяных месторождений.

Образование углей происходило на протяжении многих геологических периодов, в течение которых неоднократно изменялись климат и рельеф земной поверхности, а следовательно, и растительный мир. Соответственно создавались благоприятные или неблагоприятные условия для образования углей.

Пласты углей встречаются в осадочных породах всех геологических периодов начиная с силурийского возраста, а остатки вообще углистых веществ, по-видимому, органического происхождения известны в значительно более древних породах докембрия.

Исходная растительность. В результате детального изучения остатков древесины, коры, ветвей, листьев или их отпечатков, сохранившихся в пластах каменных углей, представилось возможным восстановить первоначальные формы, размеры, строение растений прежних геологических периодов, способы их размножения и даже условия их произрастания. В самые ранние геологические периоды накопление органического материала происходило за счет наиболее примитивных представителей растительноживотного мира. Именно так образовались огромные массы карбонатных пород – известняков, мергелей, доломитов, однако считается, что в отдельных случаях они давали начало и углистым образованиям, сохранившимся до наших дней. Примером могут служить так называемые «шунгиты», встречающиеся среди докембрийских кристаллических сланцев Карелии.

В последующие геологические периоды происходило развитие более сложных организмов – многоклеточных сине-зеленых водорослей, которые явились исходным материалом для некоторых месторождений горючих сланцев. Например, из таких водорослей в нижнесилурийский период образовались горючие сланцы – «кукерситы» – в Эстонии.

Родственное углю твердое горючее ископаемое – горючий сланец – состоит преимущественно из минеральной составляющей (70–90%), а содержание органического вещества (керогена) не превышает 30%.

В связи с преобладанием сапропелитовой компоненты в керогене сланцев при их нагреве от 50 до 98% органической массы выходит в виде летучих и, главным образом, жидких продуктов – сланцевых масел, что дает еще больше оснований, чем в случае сапропелитовых углей, называть горючие сланцы «твердой нефтью».

Запасы керогена горючих сланцев в земной коре более чем в 30 раз превышают запасы нефти.

Некоторые страны, например Эстония и Израиль, рассматривают горючие сланцы как единственный местный топливный ресурс, а Австралия планирует довести переработку своих сланцев в смолу до масштабов, обеспечивающих полную независимость страны от ввоза нефти.

Стоимость продуктов, получаемых из горючего сланца (ихтиол и другие фармацевтические препараты, бензин, керосин, смазочные и топливные масла, парафин, лаки и мастики, сырой бензол и др.), в несколь3 ко раз превышает стоимость исходного сырья.

На территории Украины расположены крупные месторождения горючих сланцев (Карпатское и Болтышское) с общими запасами более 500 млрд.т. Их разработка сдерживается главным образом из-за того, что не внедряются эффективные технологии переработки сланцев и разделения полученных при этом жидких продуктов.

К началу девонского периода водоросли в своем эволюционном развитии сделали значительный шаг вперед, приспособившись к существованию в прибрежной части суши. Эта первая полуназемная растительность – псилофиты (без настоящих листьев и корней) – местами давала значительные заросли, из которых впоследствии образовались уже настоящие угли (месторождения по р. Барзас в Кузнецком бассейне, угли Медвежьего острова в Баренцовом море).

Гумусо-сапропелитовая природа и условия образования углей Донецкого бассейна связаны с периодическим затоплением его территории морем, из-за чего в нем насчитывается до 150 угольных пластов, образовавшихся в различное время.

Менее 20% отмершей растительности аккумулируется в виде торфа, средняя скорость аккумуляции торфа составляет 1 мм в год, а из 1 м торфа может получиться до 20 см каменного угля.

Наиболее пышного расцвета наземная растительность достигает в каменноугольный период (рис. 7.5), когда на смену псилофитам приходят тайнобрачные (древовидные папоротники, огромных размеров хвощи) и плауновые (каламиты, лепидодендроны, сигиллярии), которые размножались спорами. Заселяя низменные берега прибрежно-морских и континентальных водоемов, эта растительность явилась исходным материалом, из которого формировались такие крупнейшие угольные бассейны, как Донецкий, Кузнецкий, Карагандинский, Подмосковный и многие другие в различных районах земного шара.

В последующее время по мере эволюции растительного мира тайнобрачные постепенно вытесняются голосемянными, являвшимися прообразом современных хвойных,

– кордаитами. Господство кордаитов наступает в юрский и нижнемеловой периоды. В результате имело место образование многих угольных месторождений Сибири и Дальнего Востока (Канско-Ачинский, Иркутский, Буреинский бассейны).

В нижнемеловом периоде появляется еще более совершенная растительность из числа покрытосемянных, уже близкая к современной. Гигантские деревья достигают 100 м высоты при диаметре стволов до 15 м. Новый пышный расцвет растительного мира наблюдался в третичном периоде.

Таким образом, за время, прошедшее с момента появления органической жизни, на Земле неоднократно возникали особо благоприятные условия для развития растительного мира. В каменноугольный, пермский, юрский, меловой и третичный периоды они обеспечили образование основной массы угольных месторождений.

Климатические условия. Для усиленного развития растительного мира необходим прежде всего благоприятный климат, влияние которого сказывается не только на росте растений, но и на строении и составе флоры. Так, растения каменноугольного периода достигали большой высоты, имели толстые, мягкие, большие листья, обладали слабой корневой системой. Годовые кольца у них отсутствовали. Несомненно, что они произрастали в условиях теплого, влажного и равномерного климата. Примерно такой же климат был в юрский период и в начале третичного.

Вместе с тем значительные количества растительного материала накапливаются в современных торфяниках в районах умеренно-холодного климата. Это показывает, что и в прошлые геологические периоды примерно в таких же климатических условиях могло происходить накопление торфа – исходного материала для образования угля.

Рельеф поверхности. Важным фактором для углеобразования является характер рельефа поверхности, от которого зависят условия произрастания растений и накопления их остатков. Накопление значительных количеств растительных остатков возможно только в областях пониженного рельефа, с заболоченными площадями, подобных современным торфяникам. Кроме того, равнинно-низменный рельеф, особенно в прибрежно-морских условиях, благоприятствовал существованию равномерного и влажного климата, а тем самым способствовал усиленному произрастанию и общему расцвету растительного мира.

Автохтонное накопление. Основная масса материнского вещества угля в форме растительных остатков накапливалась на месте произрастания растений. Такой вид накопления называется автохтонным. Наглядное представление об условиях автохтонного накопления дают современные торфяники. Торфяные болота образуются в результате зарастания наземными и водными растениями различных водоемов со стоячей или малоподвижной водой (болот, озер, заливов и лагун морей и океанов). В застойных водах при недостатке кислорода растительный материал предохраняется от полного окисления и, кроме того, в них слабо развиваются микроорганизмы, разрушающие растения.

Наиболее благоприятными для развития наземно-водных растений и накопления их остатков являются низинные болота, питающиеся грунтовыми водами, богатыми минеральными солями. При этом особенно большое значение для углеобразования имеют болота – топи, в которых уровень грунтовых вод всегда стоит несколько выше торфяного слоя. В зарастании водоемов озерно-болотной растительностью существует закономерная последовательность. В прибрежной – самой мелководной – части произрастает осока, с увеличением глубины начинают преобладать тростники, затем камыши, а глубже 3–4 м образуется подводная зона из кувшинок и водяных лилий. На открытой поверхности водоемов в большом количестве развивается так называемый «планктон», состоящий из свободно плавающих микроводорослей. Из остатков болотной травяной растительности впоследствии и образуется торф – осоковый, тростниковый, камышовый. Планктон же микроводорослей при отмирании падает на дно и, смешиваясь с глинистыми частицами, образует сапропель – гнилостный ил.

В дальнейшем на поверхности заросшего торфяного болота развиваются мхи, способные существовать за счет влаги атмосферных осадков, затем с берегов начинает продвижение травянистая, а за ней и древесная растительность (ольха, береза).

Большинство современных торфяников образуется на континентах с умеренно-холодным и относительно влажным климатом. В прошлые геологические периоды накопление остатков растительности происходило главным образом в огромных приморских лагунах и заливах в условиях более теплого и влажного морского климата. Однако аналогичные условия, хотя и в меньших масштабах, имеются и в настоящее время. Примером может служить огромный торфяник «Гиблое болото» в Северной Америке, расположенный на берегу Атлантического океана. Здесь исходным материалом для образования торфа является древесная растительность (кипарисы, тополи, кедры), приспособленная к жизни в болотных условиях.

Известное представление о торфяниках, образующихся в условиях жаркого климата, дают современные мангровые болота морского побережья Индии и Цейлона, где накапливается большое количество растительного материала и органического ила.

Большинство угольных месторождений имеет автохтонное происхождение. Угли автохтонного происхождения обладают некоторыми особыми признаками, главные из которых следующие:

• Наличие корневых остатков в почве угольных пластов. Часто в глинистой почве угольных пластов наблюдаются остатки и обрывки корешков растений (стигмарии). У донецких шахтеров такие слои получили специальное название «кучерявчик».
• Почвы с обуглившимися пнями деревьев.
• Вертикально стоящие пни иногда встречаются в большом количестве при разработке угольных пластов, представляя собой как бы остатки ископаемого леса.
• Боковые корневые побеги. Некоторые растения (тростники, хвощи), поднимаясь все выше и выше по мере роста торфяника, дают дополнительные корневые побеги, которые и встречаются в углях.
• Известковые почки. Под этим названием понимаются конкреции, чаще всего округлой формы, по своему химическому составу близкие к доломиту. В этих конкрециях нередко находят минерализованные остатки растений совершенной сохранности, что исключает возможность их переноса. Чистота угля, т. е. незначительное содержание в нем золы, также является одним из признаков его автохтонного образования, так как при переносе растительных остатков текучими водами последние всегда несут и песчано-глинистый материал, который дает повышенную зольность угля.
• Постоянная мощность угольных пластов на больших протяжениях. Очень часто пласты каменных углей расположены на площадях в сотни и даже тысячи квадратных километров при небольших колебаниях в их мощности. Это возможно только при условии их образования на месте произрастания растительности, так как только в таком случае можно допустить равномерное накопление огромных масс растительных остатков.

Аллохтонное накопление. Часть угольных месторождений образовалась в результате переноса и переотложения растительного материала текучими водами. Реки часто переносят на большие расстояния стволы деревьев и другой растительный материал, который на участках с замедленным течением, в заводях, широких устьях, дельтах задерживается и, оседая на дно, может давать значительные накопления.

Рис. 7.5. Ландшафт продуктивной эпохи каменноугольного периода

Таблица 7.1. Важнейшие показатели бурого и каменного углей

Признаки образования угольных месторождений аллохтонным способом в общем противоположны признакам их возникновения автохтонным способом. Кроме того, для угольных пластов, образовавшихся аллохтонным способом, весьма характерно расщепление на несколько выклинивающихся пачек.

Изменение растительных остатков. Образование торфа, бурых углей, сапропелитов, липтобиолитов. На открытом воздухе растительность после отмирания подвергается медленному окислению или тлению. При тлении образуются газообразные продукты (СО2), вода и небольшое количество золы. При ограниченном доступе кислорода растительность полностью не разлагается и возникает так называемый перегной. Изменение же растительных остатков с образованием торфа может происходить только в относительно более глубоких частях водоемов без доступа кислорода воздуха. Здесь в разложении остатков основная роль принадлежит микроорганизмам, так называемым анаэробным бактериям, способным существовать в безвоздушной среде. Таким образом, процесс формирования торфа по существу биохимический и представляет собой медленное и постепенное окисление за счет кислорода самого растительного материала. При этом кислород стремится перейти в СО2, а водород в СН4.

С разложением растительных тканей под водой всегда связано образование органических гуминовых кислот, а сам процесс разложения носит общее название гумификации.Образовавшиеся из торфа угли принято называть гумитами,или гумусовыми углями. После образования над торфяником минеральной кровли биохимические процессы постепенно замедляются и начинаются дегидратация торфа (потеря воды), его уплотнение и уменьшение количества гуминовых кислот. Изменение элементного состава органической массы сводится в основном к уменьшению процентного содержания кислорода и увеличению доли углерода. В совокупности все эти факторы и определяют постепенный переход торфа в бурый уголь.

Бурый уголь, который еще сохранил ясное строение древесины, называется лигнитом, являющимся как бы промежуточным образованием между торфом и бурым углем. В особые группы выделяются так называемые липтобиолиты и сапропелиты – угли, по исходному веществу и условиям образования отличные от гумусовых углей.

К липтобиолитам относят угли, состоящие из остатков наиболее устойчивых частей высших растений – спор, смолы, кутикулы (кожицы), пробковой ткани коры. Они могут накапливаться на месте полного разложения менее устойчивых частей растений, образуя самостоятельные прослои липтобиолитов среди бурых или каменных углей. В других случаях – при размыве торфяника – наиболее устойчивые части растительной массы, переносимой водой, отлагаются в пониженных местах рельефа и могут образовать слой липтобиолитов. Именно так, например, образуются скопления споровых, или «бумажных» (состоящих из обрывков кутикулы), углей.

На дне водоемов со стоячей и малоподвижной водой, как уже было указано, накапливаются остатки низших водорослей и планктон животных микроорганизмов. Разлагаясь, они преобразуются в бесструктурную студнеобразную массу – сапропель, или гнилостный ил. При этом белки и жиры, которыми богаты низшие организмы, превращаются в жирные кислоты – битумы, почему и сам процесс называют битуминизацией. Сапропель является главным исходным материалом для сапропелевых углей – сапропе3 литов – и горючих битуминозных сланцев.

Собственно сапропелиты отличаются тонкозернистым строением, вязкостью, раковистым изломом и состоят из скоплений хорошо сохранившихся микроскопических водорослей, сцементированных бурой основной массой. Содержание золы в них не превышает 40%. Такие сапропелиты носят общее название богхедов. Они всегда содержат какую-то часть примеси гумуса; в зависимости от его количества образуются переходные типы углей между сапропелевыми и гумусовыми, которые соответственно называют полубогхеды, кеннель-богхеды и т. д. К сапропелитам относят также горючие сланцы, обычно содержащие свыше 40% золы.

Переход бурых углей в каменные. Образование каменных углей происходит в результате воздействия высокой температуры и давления. Нижележащие пласты имеют более высокую степень метаморфизма, чем пласты, залегающие выше, когда они медленно погружаются в глубинные зоны земной коры.

При региональном метаморфизме угольные пласты, которые образовались первыми, испытывают большее давление и воздействие высокой температуры, чем пласты, залегающие выше. Поэтому ранние по возрасту угольные пласты в одном и том же бассейне обычно оказываются наиболее метаморфизованными.

Контактовый метаморфизм обусловливается тепловым и химическим воздействием магматических пород, внедрившихся в угленосную толщу. В результате бурые угли могут превращаться в каменные угли, антрациты, а иногда в естественные коксы или даже графиты (например, таково происхождение их тунгусских месторождений). Метаморфизм является причиной изменения физических и химических свойств угля: уменьшаются влажность и количество летучих составных частей органической массы, закономерно уменьшается количество кислорода, а содержание углерода возрастает, в связи с чем такой процесс изменения углей называется уг3 лефикацией. Угли приобретают черный цвет, блеск и большую плотность. При дальнейшей углефикации каменные угли переходят в тощие, а затем в антрациты.

Свойства и отличительные признаки углей. Важнейшие свойства и отличительные признаки бурого и каменного углей сравниваются в табл. 7.1, а также описываются ниже.

Плотность. Обусловлена главным образом степенью углефикации и зольностью; для бурых углей она составляет 800–1250, каменных углей – 1260–1330 и антрацитов – 1350–1500 (кг/м 3).

Твердость. Увеличивается с повышением степени углефикации и определяется по шкале Мооса в пределах от 1 до 3.

Рис. 7.6. Элементный состав древесины, торфа и углей, %

Хрупкость. Определяется по степени сопротивления раздавливанию, истиранию и удару. Наиболее хрупкими являются угли фюзенового типа, далее следуют витреновые и клареновые, а наиболее стойкие – дюреновые угли.

Цвет. Бурые угли имеют бурый цвет и на фарфоровой пластинке оставляют бурую черту, так же как и сапропелиты. Каменные угли и антрациты имеют черный цвет и оставляют такую же черту на фарфоровой пластинке.

Блеск. Характер блеска углей зависит от их петрографического состава, степени углефикации и зольности. Стеклянный блеск наблюдается у витрена, жирный – у кларена, шелковый – у фюзена; к матовым относятся дюреновые угли. Антрацит, представляющий собой уголь высшей степени углефикации, обладает сильным блеском с металлическим оттенком.

Излом. По характеру поверхности, которая получается при разломе угля, различают неровный, занозистый, волокнистый, раковистый изломы.

Включения в угле. Чаще всего в углях содержатся скопления новоотложенных минералов (кальцит, кварц, соединения железа), заполняющие открытые трещины в них; разнообразные посторонние примеси – валуны, галька, песок или прослойки песчаников; скопления глинистых минералов, занесенные в торфяники еще в период их образования; доломитовые или известняковые почки, образовавшиеся за счет отложения минеральных солей, растворенных в морской воде.

Элементный состав древесины, торфа и углей различной стадии метаморфизма приведен на рис. 7.6. Особое значение имеют примеси, адсорбируемые углями, например германия, урана и других редких элементов, в связи с чем все чаще зола таких углей, да и сами угли рассматриваются как сырье для получения этих элементов.

Естественная классификация ископаемых углей. В основу естественной классификации углей положены состав исходного материала, из которого они образовывались, и процессы изменения этого материала в природных условиях, обнаруживаемые в результате химических и петрографических исследований. Схематически эта классификация выглядит так:

Класс 1. Гумусовые угли. Образовались из торфа, в основном за счет легко разлагающихся частей высших растений (целлюлоза, древесина, лигнин): лигниты; бурые угли; каменные угли; антрациты; углистые сланцы.

Класс 2. Липтобиолиты. Образовались только из наиболее устойчивых частей высших растений (оболочка спор, смолы, кожица кутикулы). Внутри класса делятся по преобладанию исходного материала: споровые угли; смоляные угли; кутикуловые угли.

Класс 3. Сапропелиты. Образовались из остатков низших организмов (водоросли, планктон). Делятся только по зольности; кроме того, в особый подкласс выделяют богхеды, в которых низшие водоросли не сохранились от разложения и превращены в бесструктурную массу (сапроколлиты): богхеды; сапроколлиты; горючие сланцы.

Антрацит, Битум, Кокс, Картины, Формирование, Использование

Битуминозный уголь: Битуминозный уголь обычно представляет собой полосчатую осадочную породу. На этом фото видны яркие и тусклые полосы угольного материала, ориентированные горизонтально поперек образца. Яркие полосы представляют собой хорошо сохранившийся древесный материал, такой как ветки или стебли. Тусклые полосы могут содержать минеральный материал, смытый в болото ручьями, древесный уголь, образовавшийся в результате пожаров в болоте, или разложившиеся растительные материалы. Этот образец имеет диаметр примерно три дюйма (7,5 сантиметра). Фото Геолого-экономической службы Западной Вирджинии.

Что такое уголь?

Уголь представляет собой органическую осадочную породу, которая образуется в результате накопления и сохранения растительных материалов, обычно в болотистой среде. Уголь является горючей породой и, наряду с нефтью и природным газом, входит в тройку наиболее важных видов ископаемого топлива. Уголь имеет широкий спектр применения; наиболее важное использование для производства электроэнергии.

Углеобразующие среды: Обобщенная диаграмма болота, показывающая, как глубина воды, условия сохранения, типы растений и продуктивность растений могут различаться в разных частях болота. Эти вариации дадут разные типы угля. Иллюстрация Геолого-экономической службы Западной Вирджинии.

Торф: Масса недавно скопившихся до частично обугленных растительных остатков. Этот материал находится на пути к превращению в уголь, но его источник растительных остатков все еще легко узнаваем.

Наборы камней и минералов: Получите набор камней, минералов или ископаемых, чтобы узнать больше о материалах Земли. Лучший способ узнать о горных породах — это иметь образцы для тестирования и изучения.

Как образуется уголь?

Уголь образуется в результате скопления растительных остатков, обычно в болотистой среде. Когда растение умирает и падает в болото, стоячая вода болота защищает его от гниения. В болотных водах обычно не хватает кислорода, который вступает в реакцию с растительными остатками и вызывает их разложение. Недостаток кислорода позволяет растительным остаткам сохраняться. Кроме того, насекомые и другие организмы, которые могут питаться растительными остатками на суше, плохо выживают под водой в среде с недостатком кислорода.

Для образования толстого слоя растительных остатков, необходимого для образования угольного пласта, скорость накопления растительных остатков должна быть больше, чем скорость разложения. Как только образуется толстый слой растительных остатков, его необходимо засыпать отложениями, такими как ил или песок. Обычно их смывает в болото разлившаяся река. Вес этих материалов уплотняет растительные остатки и способствует их превращению в уголь. Около десяти футов растительных остатков уплотнятся до одного фута угля.

Растительные остатки накапливаются очень медленно. Таким образом, накопление десяти футов растительных остатков займет много времени. Пятидесятифутовому растительному остатку, необходимому для образования угольного пласта толщиной в пять футов, потребуются тысячи лет, чтобы накопиться. В течение этого длительного времени уровень воды в болоте должен оставаться стабильным. Если вода станет слишком глубокой, растения болота утонут, а если не поддерживать водный покров, растительные остатки сгниют. Для формирования угольного пласта необходимо поддерживать идеальные условия идеальной глубины воды в течение очень длительного времени.

Если вы проницательный читатель, вы, вероятно, задаетесь вопросом: «Как пятьдесят футов растительных остатков могут скапливаться в воде глубиной всего в несколько футов?» Ответ на этот вопрос является основной причиной того, что образование угольного пласта является весьма необычным явлением. Это может произойти только при одном из двух условий: 1) повышение уровня воды, точно соответствующее скорости накопления растительных остатков; или 2) опускающийся ландшафт, который идеально соответствует скорости накопления растительных остатков. Считается, что большинство угольных пластов сформировались в условиях № 2 в условиях дельты. В дельте большое количество речных наносов откладывается на небольшом участке земной коры, и вес этих наносов вызывает проседание.

Для образования угольного пласта идеальные условия накопления растительных остатков и идеальные условия оседания должны иметь место на ландшафте, который поддерживает этот идеальный баланс в течение очень долгого времени. Легко понять, почему условия для образования угля возникали лишь небольшое количество раз в истории Земли. Образование угля требует совпадения крайне маловероятных событий.

Ранг (от низшей 9от 0010 до наивысшего)	Недвижимость
Торф	Масса недавно скопившихся до частично обугленных растительных остатков. Торф представляет собой органический осадок. Захоронение, уплотнение и углефикация превратят его в уголь, в скалу. Он имеет содержание углерода менее 60% в пересчете на сухую беззольную основу.
Бурый уголь	Бурый уголь — уголь низшего ранга. Это торф, который превратился в камень, и этот камень представляет собой буро-черный уголь. Бурый уголь иногда содержит узнаваемые растительные структуры. По определению он имеет теплотворную способность менее 8300 британских тепловых единиц на фунт без содержания минеральных веществ. Он имеет содержание углерода от 60 до 70% в пересчете на сухую беззольную массу. В Европе, Австралии и Великобритании некоторые лигниты с низким уровнем содержания называются «бурыми углями».
Полубитумный	Полубитуминозный уголь представляет собой лигнит, подвергшийся повышенному уровню органического метаморфизма. Этот метаморфизм вытеснил часть кислорода и водорода из угля. Эта потеря дает уголь с более высоким содержанием углерода (от 71 до 77% в пересчете на сухую беззольную массу). Полубитуминозный уголь имеет теплотворную способность от 8300 до 13000 британских термальных единиц на фунт без содержания минеральных веществ. По теплотворной способности он подразделяется на полубитуминозный А, полубитуминозный В и полубитуминозный С.
Битумный	Битуминозный уголь – самая распространенная марка угля. На его долю приходится около 50% угля, добываемого в США. Битуминозный уголь образуется, когда полубитуминозный уголь подвергается повышенному уровню органического метаморфизма. Он имеет содержание углерода от 77 до 87% в пересчете на сухую беззольную основу и теплотворную способность, которая намного выше, чем у лигнита или полубитуминозного угля. По содержанию летучих битуминозные угли подразделяются на низколетучие битуминозные, среднелетучие битуминозные и высоколетучие битуминозные. Битуминозный уголь часто называют «мягким углем»; однако это обозначение является термином непрофессионала и имеет мало общего с твердостью породы.
Антрацит	Антрацит – уголь высшей марки. В отличие от других видов угля, он обычно считается метаморфической породой. Он имеет содержание углерода более 87% в пересчете на сухую беззольную массу. Антрацитовый уголь обычно имеет самую высокую теплотворную способность на тонну без содержания минеральных веществ. Его часто подразделяют на полуантрацит, антрацит и метаантрацит на основе содержания углерода. Антрацит часто называют «каменным углем»; однако это термин для непрофессионала, и он имеет мало общего с твердостью породы.

Уголь антрацит: Антрацит – уголь высшего сорта. Он имеет яркий блеск и ломается полураковистым изломом.

Что такое Уголь «Ранг»?

Растительные остатки являются хрупким материалом по сравнению с минеральными материалами, из которых состоят другие горные породы. Поскольку растительные остатки подвергаются воздействию тепла и давления захоронения, они меняют свой состав и свойства. «Степень» угля является мерой того, насколько сильно произошли изменения. Иногда для этого изменения используется термин «органический метаморфизм».

По составу и свойствам угли относятся к ранговой прогрессии, соответствующей степени их органического метаморфизма. Базовая прогрессия рангов представлена ​​в таблице здесь.

Лигнит: Уголь низшего ранга — «лигнит». Это торф, спрессованный, обезвоженный и литифицированный в горную породу. Он часто содержит узнаваемые растительные структуры.

Каково использование угля?

Производство электроэнергии является основным видом использования угля в Соединенных Штатах. Большая часть угля, добываемого в США, транспортируется на электростанции, измельчается до очень мелких частиц и сжигается. Тепло от горящего угля используется для производства пара, который включает генератор для производства электроэнергии. Большая часть электроэнергии, потребляемой в США, производится за счет сжигания угля.

Угольная электростанция: Фотография электростанции, на которой сжигается уголь для производства электроэнергии. Три больших дымовых трубы представляют собой градирни, в которых вода, используемая в процессе производства электроэнергии, охлаждается перед повторным использованием или выбросом в окружающую среду. Выбросы, вытекающие из крайней правой трубы, представляют собой водяной пар. Продукты сгорания от сжигания угля выбрасываются в высокую тонкую трубу справа. В этом пакете находятся различные химические сорбенты для поглощения загрязняющих газов, образующихся в процессе сгорания. Правообладатель иллюстрации iStockphoto / Michael Utech.

Уголь

имеет множество других применений. Он используется в качестве источника тепла для производственных процессов. Например, кирпичи и цемент производятся в печах, нагреваемых струей пылевидного угля. Уголь также используется в качестве источника энергии для заводов. Там он используется для нагрева пара, а пар используется для привода механических устройств. Несколько десятилетий назад большая часть угля использовалась для отопления помещений. Некоторое количество угля все еще используется таким образом, но теперь вместо него используются другие виды топлива и электроэнергия, произведенная на угле.

Производство кокса остается важным видом использования угля. Кокс получают путем нагревания угля в контролируемых условиях без доступа воздуха. Это отгоняет некоторые летучие вещества и концентрирует углерод. Затем кокс используется в качестве высокоуглеродистого топлива для обработки металлов и других целей, где требуется особенно горячее пламя.

Уголь

также используется в производстве. Если уголь нагревают, образующиеся газы, смолы и остатки можно использовать в ряде производственных процессов. Пластмассы, кровельные покрытия, линолеум, синтетический каучук, инсектициды, лакокрасочные материалы, лекарства, растворители и синтетические волокна — все они включают некоторые соединения, полученные из угля. Уголь также может быть преобразован в жидкое и газообразное топливо; однако это использование угля в основном носит экспериментальный характер и осуществляется в небольших масштабах.

Найдите другие темы на Geology.com:

Горные породы: Галереи фотографий изверженных, осадочных и метаморфических пород с описаниями.	Минералы: Информация о рудных полезных ископаемых, самоцветных материалах и породообразующих минералах.
Вулканы: Статьи о вулканах, вулканических опасностях и извержениях в прошлом и настоящем.	Драгоценные камни: Красочные изображения и статьи о бриллиантах и ​​цветных камнях.
Общая геология: Статьи о гейзерах, маарах, дельтах, разломах, соляных куполах, воде и многом другом!	Геология Магазин: Молотки, полевые сумки, ручные линзы, карты, книги, кирки, лотки для золота.
	Алмазы: Узнайте о свойствах алмаза, его многочисленных применениях и открытиях алмазов.

Осадочная порода | Определение, образование, примеры и характеристики

химия осадочных пород

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Джозеф Баррелл
Иоганн Готтлоб Леманн

Похожие темы:

осаждение
глина
гравий
песок
цементация

Просмотреть весь связанный контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

осадочная горная порода , горная порода, образовавшаяся на поверхности земли или вблизи нее в результате накопления и литификации осадка (обломочная порода) или осаждения из раствора при нормальной температуре поверхности (химическая горная порода). Осадочные породы являются наиболее распространенными породами, обнаженными на поверхности Земли, но составляют лишь незначительную часть всей земной коры, в которой преобладают магматические и метаморфические породы.

Осадочные породы образуются в результате выветривания ранее существовавших пород и последующего переноса и отложения продуктов выветривания. Выветривание относится к различным процессам физического распада и химического разложения, которые происходят, когда горные породы на поверхности Земли подвергаются воздействию атмосферы (в основном в виде осадков) и гидросферы. В результате этих процессов образуется почва, рыхлый каменный детрит и компоненты, растворенные в грунтовых водах и поверхностном стоке. Эрозия — это процесс, при котором продукты выветривания перемещаются от места выветривания либо в виде твердого материала, либо в виде растворенных компонентов, чтобы в конечном итоге отложиться в виде отложений. Любое рыхлое отложение твердого выветрелого материала представляет собой осадок. Он может образовываться в результате осаждения зерен из движущихся водоемов или ветра, в результате таяния ледникового льда, оседания (сползания) горных и почвенных масс вниз по склону под действием силы тяжести, а также в результате осаждения растворенные продукты выветривания в условиях низких температур и давлений, преобладающих у поверхности Земли или вблизи нее.

Осадочные породы представляют собой литифицированные эквиваленты отложений. Обычно их получают путем цементирования, уплотнения или иного отверждения ранее существовавших рыхлых отложений. Однако некоторые разновидности осадочных пород осаждаются непосредственно в своей твердой осадочной форме и не проявляют никакого промежуточного существования в виде осадка. Примерами таких пород являются органические рифы и залегающие эвапориты. Поскольку процессы физического (механического) выветривания и химического выветривания существенно различаются, они порождают резко различающиеся продукты и два принципиально различных вида отложений и осадочных пород: (1) терригенно-обломочные осадочные породы и (2) аллохимические и ортохимические осадочные породы.

Обломочные терригенные осадочные породы состоят из каменных и минеральных зерен или обломков различного размера, от глинистых, алевритовых и песчаных до гальки, булыжника и валунов. Эти обломки переносятся под действием силы тяжести, селевых потоков, проточной воды, ледников и ветра и в конечном итоге отлагаются в различных условиях (например, в дюнах пустыни, на аллювиальных конусах выноса, на континентальных шельфах и в дельтах рек). Поскольку агенты транспорта обычно сортируют дискретные частицы по размеру обломков, терригенно-обломочные осадочные породы далее подразделяются на основе среднего диаметра обломков. Крупная галька, булыжник и гравий размером с валун литифицируются с образованием конгломерата и брекчии; песок становится песчаником; а ил и глина образуют алевролит, аргиллит, глинистую породу и сланец.

Britannica Quiz

(Кровати) Камни и (Кремень) Камни

Бриллианты могут быть лучшим другом девушки, но кто является ближайшим родственником этого минерала? Проверьте свои знания о горных породах, минералах и обо всем, что связано с yabba dabba doo, в этой викторине.

Химические осадочные породы образуются путем химического и органического переосаждения растворенных продуктов химического выветривания, удаляемых с места выветривания. Аллохимические осадочные породы, такие как многие известняки и кремни, состоят из твердых осажденных необломочных фрагментов (аллохемов), которые претерпевают короткую историю переноса и истирания до отложения в виде нетерригенных обломков. Примерами являются известковые или кремнистые фрагменты раковин и ооиды, которые представляют собой концентрически слоистые сферические зерна карбоната кальция. С другой стороны, ортохимические осадочные породы состоят из растворенных компонентов, которые непосредственно осаждаются в виде твердых осадочных пород и, таким образом, не подвергаются транспортировке. Ортохимические осадочные породы включают некоторые известняки, слоистые эвапоритовые отложения галита, гипса и ангидрита, а также полосчатые образования железа.

Отложения и осадочные породы приурочены к земной коре, которая представляет собой тонкую, легкую внешнюю твердую оболочку Земли толщиной от 40–100 километров (от 25 до 62 миль) в континентальных блоках до 4–10 километров в океанических бассейнах. . Магматические и метаморфические породы составляют основную часть земной коры. Общий объем отложений и осадочных пород может быть либо непосредственно измерен с использованием разрезов обнаженных горных пород, данных бурения скважин и сейсмических профилей, либо косвенно оценен путем сравнения химического состава основных типов осадочных пород с общим химическим составом земной коры, из которой они образовались. . Оба метода показывают, что осадочно-осадочная горная оболочка Земли составляет всего около 5 процентов по объему земной коры, что, в свою очередь, составляет менее 1 процента от общего объема Земли. С другой стороны, площадь обнажения и обнажения отложений и осадочных пород составляет 75 процентов поверхности земли и более 90 процентов океанских бассейнов и континентальных окраин. Другими словами, 80–90 процентов площади поверхности Земли покрыто отложениями или осадочными породами, а не магматическими или метаморфическими разновидностями. Осадочно-осадочная каменная оболочка образует лишь тонкий поверхностный слой. Средняя толщина раковины в континентальных районах составляет 1,8 км; толщина осадочной оболочки океанических бассейнов составляет примерно 0,3 км. Если преобразовать эту оболочку в глобальный окружающий слой (и в зависимости от необработанных оценок, включенных в модель), толщина оболочки составит примерно 1–3 километра.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Несмотря на относительно незначительный объем осадочной каменной оболочки, не только большинство горных пород, обнаженных на земной поверхности, являются осадочной разновидностью, но и многие значимые события в истории Земли наиболее точно датированы и задокументированы путем анализа и интерпретации запись осадочных пород вместо более объемной записи магматических и метаморфических пород. При правильном понимании и интерпретации осадочные породы предоставляют информацию о древней географии, называемой палеогеографией. Карта распределения отложений, образовавшихся на мелководье в океанах вдоль аллювиальных конусов выноса, граничащих с возвышающимися горами, или в глубоких опускающихся океанских впадинах, покажет прошлые отношения между морями и массивами суши. Точная интерпретация палеогеографии и обстановки осадконакопления позволяет делать выводы об эволюции горных систем, континентальных блоков и океанических бассейнов, а также о происхождении и эволюции атмосферы и гидросферы. Осадочные породы содержат летопись окаменелостей древних форм жизни, которая позволяет задокументировать эволюционный прогресс от простых к сложным организмам в растительном и животном царствах. Кроме того, изучение различных складок или изгибов, разломов или разломов в пластах осадочных пород позволяет установить структурную геологию или историю деформации.

Наконец, уместно подчеркнуть экономическое значение осадочных пород. Например, они содержат практически все мировые запасы нефти и природного газа, угля, фосфатов, солевых отложений, подземных вод и других природных ресурсов.

Некоторые разделы геологии конкретно занимаются анализом, интерпретацией и происхождением отложений и осадочных пород. Осадочная петрология изучает их залегание, состав, текстуру и другие общие характеристики, в то время как седиментология уделяет особое внимание процессам переноса и отложения отложений.