Процессы метаморфизма

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Амплитуда разрывных нарушений и ее виды

Амплитуда разрыва - величина, на которую смещены крылья относительно друг друга. Различают горизонтальную, вертикальную стратиграфическую и полную амплитуды разрыва.

Обычно выделяют сбросы, взбросы, сдвиги, раздвиги, надвиги (покровы). Среди них в зависимости от ориентировки разрывов по отношению к складчатым структурам, которые они осложняют, различают диагональные поперечные и продольные.

В зависимости от угла наклона поверхности сместителя к горизонту различают пологие и крутые сбросы, взбросы и надвиги.

Сбросы- это нарушения, в которых поверхность разрыва наклонена в сторону крыла, занимающего более низкое положение. Это крыло называется лежачим. В зависимости от соотношения углов наклона слоев в крыльях сброса и поверхности сместителя различают согласные и несогласные сбросы.

Пологие сбросы с большой величиной зияния иногда называют раздвигами.

Взбросы - это нарушения в которых поверхность разрыва наклонена в сторону расположения приподнятых слоев.

Надвиги- это взбросы с наклоном поверхности сместителя менее 45-60 градусов.

Сдвиг- это разрывное нарушение, у которого смещение крыльев происходит по горизонтам вдоль линии простирания поверхности сбрасывателя. Если смещение крыльев ориентировано косо по отношению к линии простирания поверхности разрыва, то выделяют сбросо-сдвиги, взбросо-сдвиги.

В пространстве разрывные нарушения могут группироваться в протяженные зоны, в пределах которых наблюдаются блоки, приподнятые на разную высоту. В результате одни участки могут быть опущены, а другие подняты относительно смежных. Такие тектонические структуры называют соответственно горстами и грабенами.

2. Технический анализ углей

Технический анализ углей выявление горючих и негорючих частей топлива. В его задачу входит определение влаги, золы, летучих веществ, коксового остатка, серы и теплоты сгорания.

Влага (W) ископаемого угля бывает общая, или рабочая, состоящая из внешней и внутренней. Внешняя влага при лежании угля улетучивается в окружающий воздух, после чего уголь переходит в воздушно-сухое состояние. Внутренняя же (гигроскопическая) -- удаляется (неполностью) только при нагревании угля до температуры 105° С. Абсолютно сухое топливо совершенно не содержит влаги. Его получают путем высушивания угля при температуре выше 105° С. При технических анализах определяется влажность воздушно-сухой пробы, после чего делаются пересчеты на абсолютно сухое топливо, рабочее топливо, горючую массу.

Зола (А) -- смесь минеральных веществ, остающихся после сгорания всех горючих частей топлива. Масса золы не равна массе заключенных в топливе минеральных примесей (считают, что золы получается меньше на 5--10%). Например: примеси серного колчедана FeS₂ при сжигании "угля образуют сернистый 1-13 SO₃; находящийся в угле гипс CaSO4-2H₂O теряет при сжигании свою кристаллизационную воду.

Зола углей подразделяется на внутреннюю, или растительную, связанную с веществом угля (при обогащении внутреннюю золу удалить почти невозможно), и внешнюю (наносную), т. е. принесенную ветром или водой в период накопления растительного материала в торфяниках. Она связана с органической массой механически и обычно состоит из мельчайших частиц глинистого вещества и кварца. К внешней золе относится: зола, полученная из прослоев пустой породы обычно глинистого состава; зола от пород и минеральных образований, заполняющих трещины в углях, а также кусков породы из почвы или кровли пласта, попавших в уголь при разработке.

Зольность углей является исключительно важным и нередко решающим качественным показателем, от которого зависит пригодность угля к использованию. Она колеблется в широких пределах: от 2--3 до 35-40% и более. Границей между углем и углистым сланцем условно считается содержание золы 40-45%, иногда 50--60%.

Значительное количество золы понижает теплоту сгорания топлива, требует лишних расходов на перевозку и излишнюю загрузку транспорта. Металлурги считают, что 1 % золы увеличивает расход кокса в домне в среднем на 2--2,5% и уменьшает производительность печи примерно на 2%.

В золе нередко содержатся значительные количества редких элементов. Так, в 1 т золы, получаемой после сжигания некоторых углей, содержится до 10 г серебра, около 1 г золота и 0,5 г платины, обнаруживаются также германий (0,002--1,0%) и ванадий (0,001--0,003%).

Наличие минеральных примесей в угле осложняет использование его для коксования. Удаление минеральных примесей называется обогащением и осуществляется сочетанием различных механических, а также физико-химических процессов, приводящих к снижению зольности.

Летучие вещества V. Под летучими веществами принято понимать смесь газообразных и парообразных веществ, выделяющихся из угля в результате разложения органической массы при нагревании без доступа воздуха до 850° С. Содержание летучих обычно вычисляется на безводный и беззольный уголь, на так называемую горючую массу. В одном и том же угле (буром или каменном) наибольший выход летучих веществ образуют споровые вещества и другие желтые форменные элементы (кутикула, смоляные тельца), а наименьший -- фюзеновые вещества; витреновые -- занимают промежуточное положение.

С повышением степени метаморфиза углей количество летучих веществ уменьшается. В гумусовых бурых углях процент летучих составляет 55--45%, в каменных -- от 10 до 50%, а у антрацитов -- снижается до 1--2%. Наиболее закономерное изменение содержания наблюдается в ряду витренов от 47% в витрене длиннопламенных углей до 1--4% в витрене антрацита. Таким образом, для углей однородного петрографического состава (среднекарбоновые угли Донбасса и других бассейнов) выход летучих веществ может служить показателем степени метаморфизма углей.

Суммарный выход летучих веществ из петрографических неоднородных гумусовых углей зависит от степени их метаморфизма и от петрографического состава углей. Поэтому выход летучих не может всегда строго соответствовать степени метаморфизма углей. Сапропелевые угли и липтобиолиты дают самый высокий выход летучих: 60--70% и даже 90%.

Коксовый остаток К^г, в котором содержится часть органического вещества и золообразующие примеси, представляет собой твердый продукт, остающийся в тигле после удаления летучих веществ. Чтобы получить количество беззольного кокса и так называемого связанного углерода, нужно из веса коксового остатка вычесть вес золы.

По характеристике нелетучего остатка можно судить в первом приближении о спекаемости углей. Это свойство необходимо для промышленной характеристики углей, используемых для получения металлургического кокса. Если коксовый остаток имеет вид порошка, уголь называют неспекающимся. Коксовые остатки, представленные целым куском, называют коксовым корольком и говорят, что уголь спекается. Степень спекания бывает разной: если в корольке различаются отдельные зерна или кусочки угля, более или менее сцементированные сплавленной массой, то королек называют слипшимся, а уголь -- плохо спекающимся, если же получился сплошной однородный коксовый королек, -- то спекшимся, а уголь -- спекающимся. Слабо спекающийся уголь дает очень непрочный королек, при легком нажиме он рассыпается.

В зависимости от метаморфизма углей, а также от соотношения между витреновыми споровыми и фюзеновыми веществами спекаемость может изменяться в широких пределах. Она увеличивается при прочих равных условиях с увеличением в углях содержания витрена и экзин спор.

Сера входит в состав различных сернистых соединений, содержащихся в ископаемых углях, и зависит от метаморфизма. Общее содержание серы в углях колеблется от долей процента до 8-12% и является решающими при установлении пригодности угля.

Теплота сгорания у гл ей (Q)--это количество тепла, выделяемое при полном сгорании единицы их топлива. Обычно за единицу веса считают 1 кг, а количество тепла выражают и килограмм-калориях. Чем выше теплота сгорания, тем лучше качество энергетических углей.

Этот показатель определяется на рабочее Q^p и абсолютно сухое топливо Q^c, на аналитическую пробу угля Q^a и его горючую массу Q^r. Теплоту сгорания можно определить как непосредственно экспериментальным путем с помощью специального калориметра (калориметрической бомбой), так и по результатам элементарного анализа по эмпирическим формулам. Одна из таких формул, предложенная Д. И. Менделеевым для жидких топлив, пригодна для твердых:

Q = 81С+ 300Н--26 (О--S),

где С, Н, О, S -- содержание элементов, %.

Для бурых углей теплота сгорания обычно не превышает 4500 ккал/кг, для коксующихся составляет 8600--8700 ккал/кг, а для антрацитов 8200--8500 ккал/кг.

С ростом степени метаморфизма углей теплота_сгорания_вначале возрастает и достигает максимума у коксовых и отощенных спекающихся углей, а затем снижается к тощим углям и антрацитам. Это объясняется тем, что некоторые угли имеют благоприятное соотношение углерода и водорода. Теплота сгорания углей сапропелевого происхождения выше, чем гумусовых. Для сопоставления разных видов топлива с точки зрения их ценности как источника тепловой энергии введено понятие об условном топливе, являющемся эталоном для сравнения полноценности топлива. В качестве такого эталона принято топливо с теплотой сгорания рабочей массы, равной 7000ккал/кг.

3. Классификация процессов метаморфизма

Процесс превращения торфа в бурый уголь называется диагенезом, процесс дальнейшего перехода бурого угля в каменные и далее в антрациты -- метаморфизмом углей. Совокупность вторичных процессов, наложенных на дифференцированное в торфяном болоте вещество, приводящих к превращению этого вещества в торф, бурый и каменный уголь и антрацит, носит название обуглероживания или углефикации.

В результате метаморфизма изменяются физико-химические свойства углей: в них происходит уменьшение влажности, летучих компонентов органической смолы, кислорода и возрастание содержания углерода. Угли изменяют цвет, увеличиваются блеск и плотность. При дальнейшем обуглероживании они переходят в тощие, а затем в антрацит.

4. Описать так называемые «прочие свойства» минералов, т.е такие свойства, которые проявляются лишь у некоторых минералов, магнитность, вкус, побежалость, прозрачность, реакция с соляной кислотой

Магнитность - позволяет диагностировать большинство минералов, не прибегая к их химическому анализу. Свойство минералов отклонять магнитную стрелку или самим притягиваться магнитом. Эти свойством обладают немногие минералы. Наиболее сильными магнитными свойствами обладает магнетит или магнитный железняк.

Побежалость - пестрая или радужная пленка на поверхности некоторых минералов, образующихся в результате химических реакций. Она напоминает окраску тонких пленок нефти, керосина, масла на поверхности воды. Например, киноварь с свинцово-серой побежалостью, у халькопирита пестрая побежалость.

Вкус - например, карналлит на вкус горький, галит соленый, сильвин - горько-соленый.

Прозрачность - например, гипс, ангидрит прозрачный или просвечивает.

Реакция с НСl- такие минералы, как малахит разлагается в соляной кислоте, азурит растворяется в кислотах с шипением, сидерит разлагается в НСl легко, капля кислоты при этом желтеет.

5. Описать метаморфические породы: кварцит, мрамор, роговик, указав их минеральный состав, структуры и текстуры и другие признаки, позволяющие отличить их от других пород

топливо метаморфизм кварцит мрамор

Мрамор - зернистая метаморфическая порода, состоящая из кальцита. Текстура беспорядочная, полосчатая, пятнистая. Образуется при прекристализации известняков, доломитов. Часто разновидности мрамора белые. Примеси придают ему серый, голубоватый розовый оттенки. Прекрасный обливочный материл. Реакция с Нсl.

Кварциты - плотные, мелкозернистые, реже сланцеватые породы белого, серого, буровато-красного и темно-серого цвета. Текстура однородная неясно полосчатая. Образуются при метаморфизме кварцевых песков и песчаников. Высокая твердость.

Роговик-структура скрытокристаллическая, текстура однородная, пятнистая, полосчатая. Очень плотная с раковистым изломом. Края обломков острые. Характерны темные цвета- серый, зеленый, черный.

6. Формы и причины изменения мощности угольных пластов

Угольные пласты могут расщепляться и выклиниваться. Формы расщепления и выклинивания угольных пластов очень разнообразны и могут быть сведены к некоторым наиболее типичным случаям, изображенным на рис. 1.

Рисунок 1 Типы расщепления пластов I - расходящийся пучок; II- трангрессивное; III- регрессивное; IV - бифуркация; V- зетобразное; VI - тип расходящегося вверх пучка; VII- с последовательно увеличивающейся площадью угленакопления; VIII- с последовательно уменьшающейся площадью угленакопления

А1,А2, А3 и Б1, Б2-пункты расщепления пластов угля.

Размыв угольных пластов. Угольный пласт нередко подвергается местному частичному разрушению, зависящему от отложения последующих осадков. Эти разрушения пластов угля сводятся к трем основным факторам: эрозионному размыву текучими водами, смыву водами морских трансгрессий и ингрессий и выпахивающему действию ледников.

Явления размыва угольного пласта можно подразделять на сингенетические, или одновременные торфонакоплению и эпигенетические, или последующие. В первом случае происходит размыв торфяника, из которого образовался уголь до покрытия его кровлей, во втором -- размыв угля водным потоком, который прежде чем врезаться в уголь, прорезал породы, лежащие над пластом угля. Критерием для этого различия является положение истинной кровли пласта по отношению к породам размыва. Если, например, глинистая нормальная кровля срезает песчаную породу размыва, то последний должен рассматриваться как сингенетический. Если песчаная или известняковая порода размыва прорезает обычную кровлю пласта, то размыв, очевидно, произошел после отложения ряда слоев кровли, т. е. он будет эпигенетическим.

7. Типы водозаборных сооружений

Водозаборы по положению в пространстве могут быть:

- горизонтальные (канавы, штреки, дренажные галереи, горизонтальные скважины);

- вертикальные (скважины, шурфы);

- наклонные.

По типу вскрываемых вод:

- грунтовые, если они вскрывают безнапорные воды;

- артезианские, если они вскрывают напорные воды;

По вскрываемой мощности водоносного горизонта:

- совершенные, если они вскрывают водоносный горизонт на полную мощность;

- несовершенные, если они не доходят до водоупора.

Литература

1. Кравцов А.И., Бакалдина А.П., Геология. М.: Недра, 1979.

2. Гудаев А.Н. Геология. М.: Недра, 1968.

3. Кейльман Г.А. Болтыров В.Б. Основы геологии М.: Недра, 1991.

Размещено на Allbest.ru