Введение 2 страница
Сера в углях по типу соединений разделяется на пиритную (колчеданную), сульфатную и органическую. Колчеданная сера наиболее распространена в углях в виде тонких растительных частиц или в виде желваков. Сульфатная сера присутствует в форме гипсовых пленок, содержание ее низкое (не более 0,3 %). Количество органической серы составляет разность между общей серой и суммой пиритной и сульфатной серы: SОРГ = SОБЩ – (SСУЛЬФ + SПИР).
Удельная теплота сгорания – количество тепла, выделяемого при полном сгорании единицы массы твердого топлива (обычно 1 кг). Этот показатель определяется на рабочее (Qр) и абсолютно сухое топливо (Qс), на аналитическую пробу (Qа) и на горючую массу (Qг). Удельную теплоту сгорания (МДж/кг) можно определить экспериментальным путем с помощью калориметрической бомбы, а также по результатам элементного анализа по эмпирическим формулам. Теплота сгорания органической массы составляет (МДж/кг): торфа 20,9–23,8, бурых углей 29,3–31,10, каменных углей 32–37, антрацита 33,0–35,9.
Элементный анализ. Выполняется с целью определения процентного соотношения химических элементов, входящих в состав угля. При элементном анализе определяют содержание углерода, кислорода, водорода, азота, органической серы, а для установления пригодности коксующегося угля для черной металлургии – содержание серы.
Углерод С определяет удельную теплоту сгорания углей. Содержание углерода служит одним из главных параметров в классификации углей всех стран независимо от направления их использования. По мере перехода углей от бурых к антрациту содержание углерода повышается от 58–75 до 95–98 %.
Водород Н2 повышает удельную теплоту сгорания углей. Содержание водорода уменьшается от бурых углей (4–6 %) к антрацитам. В сапропелитах количество водорода достигает 7–9 % и даже 11 %.
Кислород О2 убывает от бурых углей (10–30 %) к антрацитам, где его содержание составляет всего 1–2 %.
Азот N2, содержащийся в углях, варьирует от 1 до 3 %. В углях более высокой степени углефикации количество его, как правило, уменьшается. В процессе коксования часть азота образует аммиак, который используется для получения нашатырного спирта, азотной кислоты, азотных удобрений и др.
Сера S органическая, связанная с углем химически, входит в состав растений, из которых образовался уголь.
Фосфор Р – очень вредная примесь в коксующихся углях, так как он из кокса полностью переходит в чугун. Содержание фосфора в коксующихся углях не должно превышать 0,03 %.
Петрографический состав углей. В углях различают макроскопически обособленные составные части – ингредиенты: витрен (vitrum – стеклянный); фюзен (fusian – вытянутый); кларен (clarus – светлый, ясный); дюрен (durus – твердый). Эти термины введены в 1919 г. английской ученой леди Маргарет Стопс. Витрен и фюзен – простые ингредиенты, образованные из единого растительного обрывка (фрагмента) растений; дюрен и кларен – сложные, состоят из нескольких разнообразных компонентов, образующих тесное парагенетическое сочетание, относительно обособленное в массе угля.
Витрен – блестящий уголь, почти совершенно утративший признаки какой-либо растительной структуры и представляющий собой коллоидальную массу с раковистым стеклообразным изломом. В угле встречается в виде линзообразных прослойков, резко отграниченных от других ингредиентов, и сравнительно легко отделяется от них ножом. В прозрачных шлифах витрен может быть совершенно однородным и бесструктурным (коллинит) или структурным, сохранившим структуру исходных тканей (телинит), и имеет бурую, оранжевую или красную окраску. В аншлифах цвет его от серого до белого. Витринизированные вещества образуются в процессе гелификации.
Кларен – полублестящий, более вязкий, менее трещиноватый с выраженным наслоением уголь. В нем преобладает основная бесструктурная масса, а среди форменных элементов, кроме спор и кутикулы, встречаются еще измененные ткани коры и древесины. В угольных пластах он нередко слагает мощные пачки. Под микроскопом в шлифах кларен представляет гелифицированное прозрачное вещество, содержащее обрывки спор, кутикулу, смоляные тела, обрывки гелифицированных и фюзинизированных тканей.
Фюзен – волокнистый, с характерным шелковистым блеском, напоминает древесный уголь, мягкий (твердость меньше 2 по шкале Мооса), рыхлый и легко растирается пальцами в порошок. По этим признакам его безошибочно можно определить макроскопически. Цвет его серовато-черный или бархатисто-черный. Под микроскопом в шлифах фюзен непрозрачен и имеет сплошную клеточную структуру; стенки клеток черные и непрозрачные, а их отверстия просвечивают и свободны или заполнены минеральными образованиями.
Дюрен является вторым матовым ингредиентом полосчатых углей, относительно твердый (твердость 3), вязкий, плотный, макроскопически однородный. Цвет преимущественно черный, излом зернистый. Дюрен под микроскопом неоднороден. Его составные части – цементирующая масса, обычно непрозрачная (реже прозрачная), содержит скопления спор, пыльцы, кутикулы, смолы, обрывки гелифицированных и фюзенированных тканей и минеральных примесей. Этот комплекс свидетельствует о неспокойном режиме торфяника, обусловливающем окисление, перераспределение и минерализацию. Типичные дюреновые угли характерны для углей каменноугольного возраста (Подмосковный, Карагандинский, Кизеловский и другие бассейны).
Органические компоненты. Органические компоненты угля представляют собой растительные остатки, которые по степени разложения подразделяются на две группы: 1) не потерявшие исходной растительной структуры – так называемые «форменные (или структурные) элементы»; 2) имеющие вид бесструктурного вещества, так называемая «основная масса». В группу форменных элементов входят оболочки спор, кутикула, смоляные тельца, водоросли и измененные ткани, но сохранившие признаки принадлежности к растительности. Основная масса угля (в гумитах) состоит из «гумусовых» веществ и растительного шлама (дисперсно раздробленных остатков растений).
Неорганические компоненты. Они представлены различными минеральными включениями и примесями, которые переходят в золу при сжигании. В клареновых углях преобладают аутигенные, а в дюреновых – терригенные минеральные включения.
Физические свойства углей. Физические свойства отражают внутреннюю структуру угольного вещества. В понятие «физические свойства углей» входят: цвет, блеск, отражательная способность, плотность, твердость (или вязкость), излом и др.
Блеск – служит одним из главных диагностических признаков классификации углей. Различают оттенки блеска: смолистый (жирный), стеклянный, алмазный и шелковистый. Смолистый блеск у кларена, стеклянный у витрена, шелковистый у фюзена, матовый у дюрена. По мере увеличения степени углефикации блеск углей усиливается.
Цвет ископаемых углей варьирует от серо-коричневого до черного. Бурый цвет характерен для углей низкой степени углефикации. Каменные угли имеют черный или темно-серый цвет, антрациты – черный с желтоватым или сероватым оттенком.
Плотность – одна из основных физических характеристик угля и выражается в кг/м3. Плотность непрерывно возрастает от рыхлого торфа к антрациту.
Отражательная способность – основной оптический показатель углефикационных изменений, который определяется обычно макроскопически путем сравнения серии образцов, а также фотометрами с графическим изображением результатов измерения.
Хрупкость углей определяют по степени их сопротивления раздавливанию, истиранию и удару. Наиболее хрупкие фюзеновые угли, а наиболее стойкие – дюреновые. Хрупкость углей в значительной мере связана также и со степенью метаморфизма: от антрацитов к газовым углям она понижается.
Твердость измеряется в полевых условиях путем царапания угля эталоном. У бурых углей она составляет 2 (по шкале Мооса), увеличивается у каменных углей, а у антрацитов достигает 3,5–4.
Излом углей раковистый, землистый, занозистый, зернистый, листоватый, волокнистый и неровный. Раковистый излом характерен сапропелевым углям (иногда антрацитам), землистый и неровный – бурым, зернистый – каменным углям.
Трещиноватость углей по генетическому признаку разделяется на первичную, вторичную и гипергенную. Первичная трещиноватость вызвана сокращением объема угольного вещества в процессе метаморфизма («трещины усыхания»), вторичная – возникает при тектонических процессах, гипергенные трещины образуются при выветривании углей.
Люминесценция – характер излучения под действием ультрафиолетовых лучей. Для люминесцентного анализа используются битумы, извлекаемые из углей бензолом.
Классификация углей. Существует несколько направлений классификации углей: генетическое, геолого-генетическое, петрографическое, технологическое и др.
Генетическая классификация. Эта классификация была разработана немецким палеоботаником Г. Потонье. Она достаточно проста и основывается на природе и происхождении твердых горючих ископаемых:
Биолиты: 1) акаустобиолиты;
2) каустобиолиты: сапропелиты, гумусовые породы, липтобиолиты.
Акаустобиолиты представляют собой неорганический остаток, образующийся после полного разложения ОВ растительных и животных организмов. Гумусовые каустобиолиты образуются в результате разложения остатков высших растений (торф, большинство углей). Сапропелиты возникают при восстановительном разложении в основном низших организмов. К ним относятся богхеды и битуминозные сланцы. Липтобиолиты (от греческого слова лейптос – оставлять, остаточный) образуются в проточных болотах, где течение обеспечивает повышенный по сравнению с обычными условиями доступ кислорода. В результате возникают условия для быстрого разложения лигнино-целлюлозных тканей и выноса этих продуктов с одновременным скоплением наиболее стойких форменных элементов – спор, кутикул, коровых элементов и др.
Геолого-генетическая классификация. Разработана Ю. А. Жемчужниковым на основе усовершенствования классификации Г. Потонье. В своей классификации он учел исходный материал и условия его превращения. Согласно этой классификации выделяются две группы твердых горючих ископаемых: 1) гумолиты (происходят из высших растений) и 2) сапропелиты (происходят из низших растений и зоопланктона). Гумолиты разделяются на два класса: 1) собственно сапропелиты и 2) сапроколиты. Сапроколиты – это угли, образовавшиеся из низших растений, которые в процессе углефикации полностью разложились.
Технологическая классификация. При исследовании углей появилась необходимость их классификации по параметрам, отвечающим запросам промышленности. Такие классификации основаны на степени углефикации углей и включают показатели, имеющие большое практическое значение (содержание углерода, выход летучих веществ, теплоту сгорания, спекаемость и др.) В СНГ наиболее широкое распространение имеет технологическая классификация донецких углей (табл. 1).
Таблица 1
Схема донецкой (марочной) классификации углей [10]
| Стадия углефикации | Влага лабораторная, % | На беззольное и безводное вещество, % | Теплота сгорания, МДж/кг | Спекаемость, мм | |||
| Выход летучих веществ | Содержание | ||||||
| Углерода | Водорода | Кислорода | |||||
| Буроугольная, Б | 10–25 | 39–67 | 58–67 | 4,5–5,9 | 20–29 | < 23,9 | |
| Длиннопламенная, Д | 4–10 | 35–46 | 76–80 | 4,9–5,6 | 15,7 | 32,2–33,5 | 0–14 |
| Газовая, Г | 1,3–2,5 | 80,0–84,5 | 5,4–5,8 | Последовательное уменьшение до 0,2–1,5 | 33,0–35,7 | 0–30 | |
| Жирная, Ж | 0,4–1,7 | 25–40 | 84–89 | 4,9–5,7 | 35,5–35,9 | 9–40 | |
| Коксовая, К | 0,3–0,9 | 18–28 | 88,5–90,5 | 4,5–5,0 | 35,7–36,6 | 5–32 | |
| Отощенно-спекающаяся, ОС | 0,5–0,8 | 14–19 | 90–91,7 | 4,5–4,9 | 36,4–36,8 | – | |
| Тощая, Т | 7–14 | 90,7–92,7 | 3,7–4,3 | 35,7–36,4 | 0-25 | ||
| Полуантрацитовая, ПА | 0,7–0,8 | 5–6 | 92,2–92,5 | 3,3–3,5 | 35,7–35,9 | ||
| Антрацитовая, А | 0,9–3,2 | 1–2 | 95,1–97,5 | 0,8–1,9 | 33,5–34,5 |
Лекция 4. ГЕОЛОГИЯ УГОЛЬНЫХ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Строение и состав угленосных толщ. Под угленосной толщей понимается комплекс осадочных пород, содержащих угольные пласты. Типы угленосных толщ выделяются по многим признакам: вещественному составу, условиям образования, геоморфологическому, стратиграфическому, и в соответствии с этим толщам даются названия: морская, континентальная, озерно-болотная, паралическая, глинистая, песчаная и т. д. Образование угленосных отложений происходит по общему для всех осадочных формаций принципу чередования нисходящих и восходящих движений на общем фоне погружения площади. Многократно сменяющиеся обстановки осадко- и накопления углеобразующей растительности обусловили изменчивость строения угленосных толщ, состав пород, количество, мощность и строение угольных пластов.
Обычно угленосная толща представлена чередованием песчаных, песчано-глинистых и глинистых пород. Реже встречаются известняки, мергели, конгломераты и вулканогенные породы. Песчаники составляют основную часть разреза угленосных толщ. В ряде бассейнов наблюдаются тонштейны, залегающие в виде небольших прослоев. Эти глинистые образования содержат вулканогенный пепел, имеют широкое распространение по площади, занимают четкое стратиграфическое положение и поэтому являются хорошими маркерами.
Коэффициент угленосности. Угли в разрезе угленосной толщи занимают обычно около 1 % ее мощности. Насыщенность угленосной толщи определяется коэффициентом угленосности, который представляет собой выраженное в процентах отношение суммарной мощности всех пластов угля к общей мощности угленосной толщи. Коэффициент угленосности рассчитывается по каждой конкретной скважине. В разных бассейнах этот коэффициент имеет разную величину (%): в Донецком 0,4–0,6, Кузнецком 1,6–1,8, Экибастузском около 25, в Канско-Ачинском доходит до 45. Углеплотность – величина запасов угля на 1 км2 горизонтальной поверхности месторождения.
Угольный пласт. Угольным пластом называется геологическое тело, сложенное углем и неорганическими включениями, ограниченное более или менее параллельными друг другу поверхностями напластования.
Строение угольного пласта. Угольные пласты обычно бывают сложены из нескольких пачек угля, разделенных углистыми слоями пород, называемых прослойками пустой породы. Строение угольных пластов меняется от простого (без прослоев пустой породы), умеренно сложного (с одним или несколькими породными прослоями) до очень сложного (переслаивание в разрезе многочисленных угольных и породных прослоев и слоев). Одной из характерных форм угольной залежи являются мощные угольные пласты, расщепляющиеся в определенном направлении на серию относительно тонких пластов до полного их исчезновения – выклинивания.
Мощность угольного пласта. По мощности угольные пласты разделяются на весьма тонкие (до 0,5 м), тонкие (0,5–1,3 м), средней мощности (1,3–3,5 м), мощные (3,5–15 м) и весьма мощные (более 15 м). В пластах сложного строения выделяют мощность трех видов: 1) общую; 2) полезную; 3) рабочую. Общая мощность – это мощность пласта от почвы нижней пачки угля до кровли верхней пачки угля со всеми породными прослоями. Полезная мощность – это суммарная мощность пачек угля, составляющих пласт, т. е. суммарная мощность угольной массы в пласте. Рабочий пласт – это часть разреза пласта (или весь пласт простого строения), подлежащая выемке. Бурые угли разрабатываются при мощности пласта более 2 м, а каменные – 0,5–0,7 м и более. На земном шаре в угольных бассейнах развиты пласты различной рабочей мощности – от 0,5–1 до 200 м. Выявлены два пласта сверхгиганта: 420-метровый на месторождении Хет Крик в Канаде и 300-метровый на месторождении Латроб-Велли в Австралии.
Сопутствующие полезные ископаемые угленосных толщ. В угленосной толще и в углях содержится комплекс сопутствующих полезных ископаемых, промышленная ценность которых в ряде случаев не уступает ценности заключенных в этой толще углей. По стратиграфическому положению, характеру распространенности и ценности полезных ископаемых выделяют три зоны: 1) доугленосную с корами выветривания (огнеупоры, бокситы, каолины и др.); 2) угленосную, в которой присутствуют уран, рений, германий и другие элементы; 3) надугленосную – с относительно бедным комплексом полезных ископаемых в виде песков, гравийного материала, легкоплавких глин и других строительных материалов.
В собственно угольных пластах особый интерес представляют малые элементы. Наибольшее практическое значение, кроме урана, имеют германий и галлий.
Германий – по существу единственный элемент, для которого угли являются основным источником его получения. Содержание германия в углях колеблется от 1 г до 2 кг на 1 т сухого топлива. В большинстве случаев германий в повышенных концентрациях сосредоточен в нижней и верхней частях пласта, а в пределах месторождений – в периферийных их частях. При прочих равных условиях наибольшее количество германия наблюдается в углях более низких стадий метаморфизма.
Галлий в углях находится в различных формах и связан как с ОВ, так и с минеральной частью угля. Главным носителем галлия являются глины. Основное накопление галлия связано с привносом его в торфяники. Концентрации галлия не коррелируются ни с геологическим возрастом углей, ни со степенью их метаморфизма.
Угленосные бассейны, месторождения, районы, провинции. В геологии угля основной таксономической единицей является понятие «месторождение». Под угольным месторождением понимается естественное скопление угленосных отложений с пластами угля, занимающих определенное стратиграфическое положение в осадочной толще земной коры и разработка которых в настоящее время экономически рентабельна.
Угленосный бассейн – это обширная площадь сплошного, часто непрерывного развития угленосных отложений с подчиненными им пластами угля, связанных единством процессов образования и последующих изменений.
Угленосный район – это совокупность угольных месторождений, обычно разобщенных в результате интенсивного проявления тектонических или эрозионных процессов и приуроченных к какому-либо административному району.
Угленосные провинции – обширные сплошные или прерывистые площади, попадающие в одну и ту же возрастную фазу благодаря основным сходствам геологических условий образования угленосной толщи. По масштабу распространения и положению на земном шаре провинции разделяются на три ранга: 1) мегапровинции; 2) мезопровинции; 3) локальные провинции. Мегапровинция включает разобщенные в настоящее время гондванские угленосные площади Бразилии, юга Африки, Индии, Австралии и Антарктиды, характеризующиеся аналогией стратиграфического положения угленосной толщи, ее вещественного состава и условий образования. К такому же рангу относится позднекайнозойская Тихоокеанская угленосная провинция Тихоокеанского подвижного пояса, располагающаяся по восточному и западному побережьям океана вдоль американского и евроазиатского континентов и на южных островах последнего.
Классификация угленосных бассейнов. Первая классификация угленосных бассейнов была разработана более 100 лет тому назад и основывалась на признаках фациального состава угленосных толщ. В соответствии с этой классификацией выделялись бассейны двух типов: паралический (прибрежный) и лимнический (озерный).
Широкое признание и практическое применение получила классификация угольных бассейнов, разработанная Г. А. Ивановым еще в 1930-е гг. Согласно этой классификации по характеру тектонических движений бассейны разделены на три типа: геосинклинальный, переходный и платформенный.
Бассейны геосинклинального типа характеризуются большой мощностью угленосных отложений (до 10–15 км), частым переслаиванием пород различного состава, значительным числом пластов каменного угля (до 100–150 и более), выдержанностью их по латерали, а также отчетливо выраженной линейной складчатостью и интенсивным проявлением разломной тектоники. В таких бассейнах обычно наблюдается зональность метаморфизма углей по вертикали (правило Хильта – Скока) и по площади.
Бассейны платформенного типа. Мощность угленосной толщи невелика – редко до первых сотен метров. Фациальный состав угленосной толщи почти исключительно наземно-континентальный. Образование углей происходит в озерно-болотных условиях. В разрезе угленосной толщи характерно преобладание песчаных пород над глинистыми. Пласты угля не выдержаны по мощности: они выклиниваются и расщепляются на коротких расстояниях. Химический состав их также непостоянен, особенно по содержанию золы. Залегание угленосных отложений горизонтальное или слабонаклонное.
Бассейны переходного типа. Они как бы совмещают в себе черты двух вышеуказанных типов. В таких бассейнах наблюдаются промежуточные значения мощности угленосной толщи и пластов угля, а также их количество и степень выдержанности по сравнению с бассейнами геосинклинального и платформенного типов. Нередко отмечается смена типов углеобразования: формирование углей некоторых бассейнов иногда начиналось в одних условиях, а затем в связи с изменившейся палеогеографической обстановкой заканчивалось в других. К этому типу относится большинство пермских, мезозойский и кайнозойских бассейнов.
Предлагавшиеся позже советскими геологами классификации угольных бассейнов (Ю. А. Жемчужников, П. В. Васильев, Г. Ф. Крашенинников, А. К. Матвеев и др.) строились, как правило, также на тектонической основе, но в большинстве случаев количество типов бассейнов сводилось к увеличению их числа (до 16 и более).
Газы угольных месторождений. Современный газ в угленосных толщах состоит как из газа, оставшегося частично от торфяной стадии, так и из газа, образовавшегося в условиях погружения пластов углей и перекрытия их надугольной осадочной толщей. В составе газов угольных месторождений присутствуют метан, углекислый газ, азот, водород, тяжелые углеводороды и др.
Метан. Он является основным среди газов угольных месторождений (от 60 до 98 %). Образуется главным образом при биохимических процессах разложения растительного вещества. Из 1 т растительных остатков, содержащих целлюлозу, выделяется до 230–465 м3 метана. Основное и наиболее опасное его свойство – образование с воздухом при соответствующих соотношениях взрывчатой смеси. Смесь с содержанием метана 0–5 % сгорает без взрыва, при содержании его от 5–6 до 14–16 % смесь, соприкасаясь с пламенем, дает взрыв. Наибольшая сила взрыва наблюдается при 9,3 % метана в рудничном воздухе.
Углекислый газ. Содержание его в газах угольных месторождений достигает иногда 25 %. Образуется в результате превращения растительного вещества при углеобразовании. Несмотря на его большую растворимость в воде, все же при определенных геологических условиях углекислый газ мог сохраниться и накопиться в значительных объемах в угленосных толщах. Кроме того, он частично обязан своим генезисом процессам сорбции атмосферного кислорода с окислением углерода до углекислого газа, а также привносу его циркулирующими водами из верхних горизонтов биосферы. Поступление этого газа в угленосную толщу в определенных бассейнах (Донецкий, Кузнецкий и др.) может быть связано с магматическими процессами.
Азот. В угольных месторождениях он имеет в основном воздушное происхождение за счет привноса его в растворенном состоянии подземными водами. Частично азот мог образоваться в результате биохимических процессов. Показателем происхождения азота может служить отношение аргона к азоту в газе из углей к такому же отношению их в воздухе. Азот не имеет цвета, запаха и вкуса, инертен, не поддерживает горение. Он ослабляет взрывчатость метана.
Присутствие газа в угленосных толщах значительно осложняет подземную разработку месторождений. Несоблюдение техники безопасности горных работ приводит к серьезным авариям. Так, за последние 5–10 лет произошли крупные аварии на шахтах Донбасса и Кузбасса, приведшие к гибели людей.
Основные закономерности распространения углей на Земле.Распространение углей на земном шаре подчинено закономерностям его геологического развития и может быть отражено как в количественном выражении, так и в геолого-географическом плане. Основанные на сочетании этих двух критериев закономерности распространения углей впервые были установлены П. И. Степановым, выделившим в 1939 г. площади преобладающего в каждом геологическом периоде угленакопления, а для карбона – протягивающийся через Евразию и Северную Америку в широтном направлении так называемый «карбоновый пояс». В 1960 г. Н. М. Страхов установил распространение на земном шаре благоприятных для углеобразования гумидных зон.
Угли, как бурые, так и каменные, развиты во всех геологических системах, начиная с девона, и на всех континентах. Они занимают большую площадь, особенно в странах на долю которых приходится более 75 % его запасов: в России, США и Китае. В распределении этих запасов по бассейнам наблюдается резкая диспропорция. Выделяется семь бассейнов-гигантов с запасами более 500 млрд т. Это – Тунгусский, Ленский, Таймырский, Канско-Ачинский, Кузнецкий, Алта-Амазона и Аппалачский. Далее следуют четыре бассейна с запасами угля 200–500 млрд т (Донецкий, Печорский, Нижнерейнско-Вестфальский и Иллинойс). Преобладающее большинство бассейнов и самостоятельных месторождений обладает запасами менее 0,5 млн т.
Стратиграфические закономерности. Впервые стратиграфические закономерности распределения углей в осадочной оболочке Земли были установлены П. И. Степановым. Он выделил три максимума углеобразования: поздний карбон–пермь (1), юра (II), поздний мел–неоген (III) и три минимума, совпадающие с ранним карбоном (I), триасом (II) и поздним мелом (III). Полученные во второй половине ХХ в. новые данные свидетельствуют о том, что стратиграфическое распределение углей в осадочной оболочке несколько иное, чем представлялось, в частности, П. И. Степанову. Так, по новым данным, выделяются три максимума углеобразования: пермь (26,8 % мировых ресурсов угля), карбон (20,5 %) и мел (20,5 %).
Тектонические закономерности. Сопоставление размещений угольных бассейнов с положением основных геотектонических элементов земного шара указывает на ведущее влияние структурно-тектонического фактора не только на пространственное положение бассейнов, но и на сложность их геологического строения. Палеозойские угленосные бассейны, по Г. Ф. Крашенинникову, в тектоническом отношении принадлежат главным образом к краевым и внутренним прогибам геосинклинальных областей. В них обычно развиты толщи паралического характера. Типичные примеры – Донецкий и Печорский бассейны. Нижне- и среднемезозойские угленосные бассейны, как правило, приурочены к межгорным тектоническим впадинам (восточный склон Урала, месторождения Киргизии и др.). Формы залегания углей – линзовидные, сложно построенные залежи, достигающие значительной мощности. В кайнозое, за исключением альпийской зоны складчатости, углеобразование происходило в платформенных условиях.
Ресурсы, запасы, добыча
Ресурсы. Мировые прогнозные ресурсы угля до настоящего времени полностью не учтены, а оценки их весьма противоречивы. По оценке ГНПП «Аэрогеология» (1998), ресурсы угля в мире составляют около 32,5 трлн т. На суше прогнозные ресурсы достигают 24,5 трлн т (в том числе бурых углей – 8,44 трлн т). Наиболее крупными прогнозными ресурсами угля обладают следующие страны (трлн т, в скобках бурый уголь): Китай – 6,5 (1,44), Россия – 4,45 (1,32), США – 3,6 (2,31), Австралия – 1,5, Канада – 0,58, Великобритания – 0,38.
Запасы. Запасы подтвержденные (промышленные) углей всех типов (УВТ) в мире составляют 1 747,2 млрд т, в том числе углей каменных (УК) – 1353,4 млрд т, углей бурых (УБ) – 393,8 млрд т. Крупнейшими запасами углей обладают следующие страны (млрд т): США УВТ – 444,8, УК – 403,9, УБ – 40,9; Китай УВТ 296,0, УК – 257,5, УБ – 38,5; Россия УВТ – 200,6, УК – 97,5, УБ – 103,1; ЮАР УВТ – 115,5, УК – 115,5; Австралия УТВ – 114,0, УК – 68,0, УБ – 46,0; Германия УВТ – 105,5, УК – 44,0, УБ – 61,5; Канада УВТ – 77,3, УК – 71,0, УБ – 6,3; Великобритания УВТ – 45,4, УК – 45, УБ – 0,4.
Добыча. Мировая добыча углей всех типов в 1993 – 2000 гг. составляла 4,5–4,9 млрд т, в том числе бурых углей – 0,9–1,0 млрд т. Странами-лидерами по добыче углей являются Китай и США. В 1996 г. добыча (в млрд т) составила в Китае УВТ – 1,35, в том числе УК – 1,30, УБ – 0,05; в США – УВТ – 1,04, УК – 0,96, УБ – 0,08. В Индии, Австралии, России, Германии, ЮАР и Польше добыча углей всех типов составляет в пределах 200–300 млн т.