Геология угольного месторождения

Под литосферой (греч. «литое» - камень, «сфера» - шар, оболочка) понимают земную кору и часть верхней мантии Земли. Толщина земной коры составляет от 7 до 80 км.[11] Наи­большая глубина залегания нижней границы земной коры ха­рактерна для континентальных участков, наименьшая - для территории морей и океанов. На материках земная кора имеет довольно выдержанную толщину 30-40 км. Земная кора сло­жена различными минералами и горными породами.

Минерал - природное химическое соединение или элемент, однородное по химическому составу и строению, являющееся продуктом геологического процесса. Горная порода - устойчи­вая совместная ассоциация минералов, обусловленная общ­ностью их происхождения, возникающая в результате опреде­ленных геологических процессов и образующая геологически самостоятельные тела в земной коре. Горные породы бывают пластичными (глина), хрупкими (уголь), сыпучими (песок), крепкими (базальт), мягкими (торф) [12]

Различают коренные горные породы и наносы. Коренные горные породы залегают на месте своего образования, но могут изменять пространственную ориентацию в ходе геологи­ческих процессов. Наносы представляют собой продукты раз­рушения коренных пород в результате деятельности ветра, солнца, воды, изменения температуры окружающей среды; они покрывают рыхлым слоем коренные породы и обычно залегают на поверхности. В некоторых случаях коренные породы выхо­дят непосредственно на поверхность. Поэтому наносы могут иметь толщину от нуля до нескольких сотен метров.

По происхождению (генезису) горные породы делят на три группы: магматические, осадочные и метаморфические. Маг­матическими называют такие породы, которые образова­лись после остывания жидкой расплавленной магмы. К ним от­носят граниты, базальты, габбро и др.

Осадочными считают породы, образовавшиеся в резуль­тате разрушения и накопления других пород, химического осаждения растворенных в водоемах веществ и деятельности микроорганизмов. Осадочные породы подразделяют на обло­мочные, химические и органического происхождения.

Угольные месторождения сосредоточены в осадочных поро­дах, которые и представлены в основном песчаниками, извест­няками, аргиллитами, алевролитами, глинистыми, песчано-глинистыми и углистыми сланцами. Аргиллиты - уплотненные и сцементированные в процессе геологического изменения гли­нистые породы. Алевролиты - горные породы, сцементиро­ванные из мелких песчаных частиц размером до 0,1 мм.[13]

Слан­цы - горные породы с почти параллельным расположением пластинчатых или вытянутых минералов и легко разделяю­щиеся по плоскостям наслоения. К осадочным породам относят также торф, нефть, твердые битумы, горючие сланцы, асфальт; в осадочных породах содержится природный газ.

В угольных месторождениях процесс диагенеза заканчи­вался образованием бурого угля. В дальнейшем происхо­дило изменение его химического состава, физических и техноло­гических свойств под влиянием повышенных температур и дав­ления. В результате из бурого образовался каменный уголь, а из каменного угля антрацит. Процесс изменения состава угля в недрах от бурого до антрацита называют его метаморфизмом.

Метаморфическими считают те из магматических или осадочных пород, которые под действием высоких температур и давления изменили свой первоначальный состав и строение. К ним относят кварциты, гнейсы, кристаллические (слюдяные) сланцы, мраморы и др. В метаморфических породах находят руды железа, меди, вольфрама, редких металлов и др.[14]

Естественное скопление полезного ископаемого в земной коре называют месторождением полезного ископаемого. Часто бывает, что в одном месторождении сосредоточено несколько полезных ископаемых - хромо-никелевые, медно-цинковые, нефтегазовые и др. Угольный бассейн - площадь сплошного или островного развития угленосных отложений, характеризую­щаяся общностью условий образования на протяжении одного геологического отрезка времени. Угольный бассейн обычно при­урочен к крупной тектонической структуре.

Угленосный район - часть угольного бассейна, отличающаяся едиными гео­логическими условиями залегания угольных пластов.

Геолого-промышленный район - часть угольного бассейна, характери­зующаяся не только едиными геологическими условиями, но и общностью экономических, географических и исторических осо­бенностей развития. Приведенные определения применимы с соответствующей поправкой к другим полезным ископаемым. Уголь в недрах залегает в виде пластов, руды - в виде жил, линз, гнезд, пластов, а горючие сланцы, соли, торф - в виде пластов и линз (рис. 1.1). Пласт - скопление в недрах полез­ного ископаемого, ограниченное двумя близкими к параллель­ным плоскостями и имеющее значительную площадь распро­странения по сравнению с мощностью (толщиной накопления). Группа пластов, залегающих совместно в порядке их гене­тического образования, чередующихся с вмещающими пустыми породами и объединяющихся по единому геологическому при­знаку (чаще всего - по возрасту), представляет собой свиту пластов. Вмещающие породы и свита угольных пластов вместе образуют угленосную толщу. Вмещающие породы, залегаю­щие непосредственно выше пласта, называют кровлей, ниже пласта - почвой. Пластообразное скопление пустой однородной породы или часть пласта называют слоем.

Если угольный пласт состоит из одного угля, он имеет про­стое строение. В большинстве случаев пласт разделен прослойками - тонкими слоями пустой породы - на уголь­ные пачки, и имеет сложное строение. Число пачек в угольных пластах колеблется от единицы до десятков и со­тен. Плоскости, по которым отдельные пласты или слои пород соприкасаются друг с другом, называют плоскостями напла­стования.

В процессе образования угольных пластов органические осадки откладывались горизонтальными или слабо наклонными слоями. Однако при разработке месторождений находят пласты и слои различного угла наклона к горизонтальной плоскости. Это объясняется тем, что в ходе диагенеза и метаморфизма, в недрах возникали тектонические движения, которые привели к нарушениям (дислокациям) первоначального зале­гания пород. Геологические нарушения разделяют на пликативные (складчатые без разрыва сплошности массива) и дизъюнктивные (с разрывом сплошности).

Рис. 1. Форма залегания полезных ископаемых в недрах:

а - пласт; б - линза; в - гнездо; г – жила