Каустобіоліти і їх органічні утворення

 

 

Каустобіоліти – природні горючі утворення органічного походження. В перекладі з латинської: каусто – горючий; біос – життя; літос – камінь. Їх основними можливостями є різні органічні вуглеводневі сполуки. Крім того, в каустобіолітах можуть бути присутні скам’янілі рештки організмів і домішки уламкових і хемогенних компонентів. Вміст мінеральних речовин становить 5-10%, але в деяких різновидах порід до 50% і більше. Породи мають переважно темне забарвлення – чорне, темно-сіре, коричневе, сіре з зеленуватим або коричневим відтінком.

До каустобіолітів належать торф, сапропель, горючі сланці, викопне вугілля, нафта, тверді бітуми і горючі гази. За речовинним складом, фізико-хімічними властивостями вони поділяються на дві групи: 1) каустобіоліти вугільного ряду (торф, сапропель, горючі сланці, викопне вугілля); 2) каустобіоліти нафтового ряду (нафта, бітуми, горючі гази).

Торф – являє собою скупчення рослинних залишків різного ступеня розкладання і гелефікації. Хімічним аналізом в торфі виявлені воски, смоли, жирні кислоти, вуглеводні, лігнін і продукти його перетворення – гумінові кислоти, залишки нерозкладених рослин, які вміщують лігнін і целюлозу. Будова торфу волокниста, землиста, колір бурий, як правило торф містить теригенні домішки і мінеральні новоутворення. Вміст вуглецю в органічній масі (без води і золи) близько 55-60%.

Торф утворюється в болотах і торфовищах. Рослинність боліт (мох, трави, дерева), відмираючи падає на дно, де в умовах слабого доступу кисню за участі бактерій розкладається (процес торфоутворення).

Родовища торфу чисельні в країнах з рівнинним рельєфом та помірно-вологим і тропічним кліматом: в Україні – це північна лісова зона, Полісся, в Росії – Західний Сибір, Індонезія та інші області. Використовується для місцевого опалення та як органічні добрива.

Сапропель – це мул, який складається з великої кількості органічної речовини (синонім гітія). Основна маса його складається з тонкого і грубого детриту водоростей, різних мікроорганізмів, комах і рослин. Завжди має теригенні домішки і мінеральні новоутворення (до 30-50%). Загалом це темна, м’яка і жирна маса однорідної або мікро шаруватої будови, яка складається з різних органічних речовин і вміщає вуглецю до 60-70%.

Сапропель утворюється в болотах і озерах при захороненні на дні водоростей, тваринного планктону і інших організмів і розкладанні їх без доступу повітря (процес гниття).спостерігається в багатьох болотах разом з торфом та в озерах, використовується як добриво та в медицині (лікувальні грязі).

Горючі сланці. Це глинисті або вапняковисті, часто тонкошаруваті породи бурувато-сірого і зеленувато-сірого забарвлення., які вміщають органічну речовину від 20 до 60%.

Органічна речовина являє собою залишки водоростей і тваринного планктону, які в процесі гниття та інших змін перетворились в сапропелітову колоїдну масу. Таким чином, горючі сланці по суті є зольними сапропелітами. Вони легко загораються і горять кіптявим полум’ям з запахом гуми.

Формування горючих сланців відбувається в прісноводних озерах, лагунах і морях. Родовища їх відомі на Поволжі, в Прибалтиці, Шотландії. Горючі сланці використовуються як мінеральне паливо.

Викопне вугілля являє собою продукт природних перетворень рослинного матеріалу. Із вищих рослин утворюється основна частина вугілля, яка належить до гумусових. Нижні водорості і планктон дають початок сапропелевому вугіллю, що зустрічається значно рідше.

Формування викопного вугілля відбувається на протязі трьох стадій (стадії вуглефікації). Спочатку при розкладанні у водному середовищі і відновних умовах утворюється торф, в природному стані, який являє собою буру або темно-коричневу кашоподібну масу, яка складається з органічних речовин і значного об’єму води (80-90%).

На наступній другій стадії і після перекриття торфу мінеральними осадками та опусканні його на значні глибини пі дією біогенних процесів, підвищених температур і тисків відбувається ущільнення осадку, віджимання води і зміна компонентного і хімічного складу органічної речовини з переходом її в буре вугілля. Третя стадія – перехід бурого вугілля в кам’яне вугілля та антрацит. Кінцевим продуктом є графіт, який відноситься вже до метаморфічних перетворень.

Головними факторами, які обумовлюють перехід бурого вугілля в кам’яне та антрацит, є накопичення потужної товщі осадочних порід і занурення пластів бурого вугілля на глибини порядку 5-10 км, де температура зростає до 100-300°С, а тиск до 30-40·10⁵ Па. Певну роль, відіграє очевидно, вторгнення магми (підвищення температури) і, можливо, складкоутворюючі рухи (підвищення тиску і температури).

Буре вугілля буває бурого, коричневого, до чорного забарвлення, матове або слабоблискуче. Вміст вуглецю 60-75% на органічну масу. Воно складається з майже повністю розкладеного рослинного матеріалу. Це вугілля має невисоку густину (1,0-1,2 г/см³), дає буру риску, в лугах – буру витяжку.

Кам’яне вугілля – складається переважно з органічної тонко дисперсної аморфної маси, рослинних тканин і їх слабо змінених залишків спор, пилку, кутикул і т. д. Відповідно за вмістом інгредієнтів, вугілля, що складається з тонко дисперсної маси називається клареновим, з рослинних тканин – фюзеновим, а з більшим вмістом спор і пилку – дюреновим, з блискучими смугами – вітреновим.

Забарвлення кам’яного вугілля і його риска – чорні, густина дещо вища, ніж у бурого вугілля (1,1-1,3 г/см³). В прозорих шліфах основна кларенова маса має червоно-жовте забарвлення, клітини рослинних тканин – чорні, спори – жовті.

Антрацит – найбільш сильно вуглефіковані і метаморфізовані представники каустобіолітів вугільного ряду. Вміст вуглецю (91-97%) на органічну масу. Забарвлення породи сіро-чорне або чорне, блиск напівметалічний, сильний. В шліфах антрацити малопрозорі.

Викопне вугілля залягає у вигляді пластів різної товщини (1,0-3,0 м, рідше 10-15 м), лінз, які досягають значної товщини – 100 м і більше.

Породи підошви і покрівлі вугленосного пласта представлені глинами, аргілітами, глинистими сланцями, рідше піщано-глинистими породами і вапняками.

Вугілля являє собою цінну корисну копалину. Воно використовується як паливо при виплавці металів і служить сировиною для хімічної промисловості.

Найбільші вугільні басейни світу розміщені в центральних штатах США, Англії, Бельгії, Голландії, Німеччини, (Вестфальський басейн), Польщі (Верхня Сілезія), Донбас – кам’яновугільного віку; Печорський басейн, Тунгуська вугленосна площа, Кузнецький басейн – пермського віку, численні басейни Північно-Східного Китаю, Далекого Сходу, Південного Сибіру і Середньої Азії – пермського, юрського, крейдяного, палеогенового і неогенового віків.

В Україні найбагатші поклади вугілля є на Донбасі та Волині.