Физико-химические свойства горючих ископаемых и методы их исследования

В. Г. Самойлик






ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ


Учебное пособие





















Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023

УДК 622.7.01      Рекомендовано учёным советом ГОУВПО «Донецкий национальный
ББК 33.4          технический университет» (г. Донецк) в качестве учебного пособия
     С17                  для студентов высших учебных заведений (протокол № 2
от 24.03.2017 г.)

Рецензенты: кандидат технических наук, заведующий кафедрой обогащения полезных ископаемых ГОУВПО «Донецкий национальный технический университет» (г. Донецк) А. Н. Корчевский;
кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник Института физико-органической химии и углехимии им. Л. М. Литвиненко С. Л. Хилько


            Самоилик, В. Г.


С17 Физико-химические свойства горючих ископаемых и методы их исследования : учебное пособие / В. Г. Самойлик. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. - 192 с. : ил., табл.
           ISBN978-5-9729-1346-6

           Изложены сведения о происхождении твёрдых горючих ископаемых. Приведена характеристика исходного растительного материала, описаны условия его накопления и превращения в процессе углеобразо-вания. Дана общая характеристика торфа, бурого и каменного углей, антрацитов, их состава. Подробно изложена информация о физикохимических и физических свойствах твёрдых горючих ископаемых и методах их исследований.
           Для студентов специальности «Горное дело». Может быть полезно научным и инженерно-техническим работникам горной промышленности.

УДК 622.7.01
                                                            ББК33.4











ISBN 978-5-9729-1346-6

     © Самойлик В.Г., 2023
     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
                            © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

            Оглавление



ВВЕДЕНИЕ.........................................................6
Глава 1. УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ТВЕРДЫХ ГОРЮЧИХ
ИСКОПАЕМЫХ......................................................10
Контрольные вопросы.............................................14
Глава 2. ОСНОВНЫЕ ФАЗЫ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ ТГИ.................15
2.1. Первая фазауглеобразования.................................16
2.2. Углефикация................................................21
Контрольные вопросы.............................................25
Глава 3. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГУМИТОВ...........................26
3.1. Торф.......................................................26
3.2. Бурые угли.................................................29
3.3. Каменные угли..............................................30
3.4. Антрациты..................................................31
Контрольные вопросы.............................................32
Глава 4. УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛИПТОБИОЛИТОВ, САПРОПЕЛИТОВ И ГОРЮЧИХ СЛАНЦЕВ...................33
4.1. Липтобиолиты...............................................33
4.2. Сапропелиты................................................34
4.3. Горючие сланцы.............................................37
Контрольные вопросы.............................................40
Глава 5. ОТБОР И ПОДГОТОВКА ПРОБ ДЛЯ АНАЛИЗА ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И СОСТАВА ТГИ................................41
5.1. Опробование топлива........................................42
5.2. Обработка проб.............................................43
5.3. Подготовка пробы к проведению анализа......................45
Контрольные вопросы.............................................47
Глава 6. ТЕХНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТГИ. ВЛАГА ТГИ......................48
6.1. Виды влаги в ТГИ...........................................48
6.2. Методы определения общей влаги.............................51
6.2.1. Определение общей влаги каменных и бурых углей, лигнитов, антрацитов и горючих сланцев....................................51
6.3. Определение влаги в аналитической пробе....................55
6.4. Определение гигроскопической влаги.........................57
6.5. Влага в ТГИ различной степени зрелости.....................58
Контрольные вопросы.............................................59
Глава 7. ТЕХНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТГИ. ЗОЛЬНОСТЬ
ТВЕРДОГО ТОПЛИВА................................................60
7.1. Общие представления о минеральных примесях и зольности ТГИ.60
7.2. Определение зольности минерального твердого топлива........62
7.3. Методы определения содержания диоксида углерода карбонатов.65
7.4. Влияние зольности на технологические характеристики ТГИ....66
Контрольные вопросы.............................................67

3

Глава 8. ТЕХНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТГИ. ВЫХОД ЛЕТУЧИХ ВЕЩЕСТВ. РАСЧЕТ НЕЛЕТУЧЕГО УГЛЕРОДА......................................68
8.1. Определение выхода летучих веществ в группе каменных углей.69
8.2. Определение выхода летучих веществ в группе бурых углей....70
8.3. Выход летучих веществ из ТГИ разной природы и зрелости.....72
8.4. Расчет нелетучего углерода.................................73
8.5. Пересчет результатов технического анализа на различные состояния топлива.........................................................73
Контрольные вопросы.............................................75
Глава 9. ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ОРГАНИЧЕСКОЙ МАССЫ ТГИ..............76
9.1. Определение содержания углерода и водорода.................77
9.2. Определение содержания азота...............................80
9.3. Определение содержания кислорода...........................81
9.4. Элементный состав различных видов ТГИ......................84
Контрольные вопросы.............................................85
Глава 10. СЕРА В ТГИ............................................86
10.1. Определение содержания общей серы в ТГИ...................86
10.2. Определение содержания органической серы..................89
10.2.1. Определение сульфатной серы.............................90
10.2.2. Определение пиритной серы...............................92
10.2.3. Определение органической серы...........................94
10.3. Влияние серы на технологические показатели ТГИ............95
Контрольные вопросы.............................................96
Глава 11. ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ ТГИ..................................97
11.1. Определение высшей теплоты сгорания топлива...............98
11.2. Расчет низшей теплоты сгорания топлива...................101
11.3. Элементный состав и теплота сгорания ТГИ................103
Контрольные вопросы...........................................104
Глава 12. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕКАЕМОСТИ И КОКСУЕМОСТИ УГЛЕЙ............................................105
12.1. Определение пластометрических показателей................107
12.2. Определение спекающей способности по методу Рога........111
12.3. Определение спекаемости углей по индексу свободного вспучивания... 113
12.4. Определение коксуемости углей...........................116
Контрольные вопросы...........................................118
Глава 13. МЕТОДЫ ПЕТРОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА УГЛЕЙ..............119
13.1. Петрографический состав углей...........................120
13.2. Определение групп мацералов и минеральных включений.....125
13.3. Определение показателя отражения витринита..............129
13.4. Петрографический метод определения обогатимости углей...134
Контрольные вопросы...........................................136
Глава 14. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТГИ. ПЛОТНОСТЬ
И ПОРИСТОСТЬ..................................................137
14.1. Плотность ТГИ...........................................137
14.1.1. Определение действительной плотности ТГИ..............138

4

14.1.2. Определение кажущейся плотности ТГИ........................141
14.1.3. Определение насыпной плотности ТГИ.........................143
14.1.4. Влияние различных факторов на плотность ТГИ................143
14.2. Определение пористости ТГИ...................................146
Контрольные вопросы................................................149
Глава 15. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТГИ.........................150
15.1. Определение микротвердости и микрохрупкости..................150
15.2. Определение механической прочности...........................153
15.2.1. Метод испытания в большом барабане.........................153
15.2.2. Метод испытания в малом барабане...........................154
15.2.3. Испытание методом толчения.................................155
15.2.4. Метод ВИМСа................................................156
15.2.5. Влияние различных факторов на механическую прочность ТГИ...157
15.3. Определение размолоспособности ТГИ...........................158
15.3.1. Определение коэффициента размолоспособности по ВТИ.........159
15.3.2. Определение коэффициента размолоспособности по Хардгрову...162
Контрольные вопросы................................................164
Глава 16. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТГИ.............................165
16.1. Метод определения удельной теплоемкости и коэффициента температуропроводности.............................................166
16.2. Метод определения коэффициентатеплопроводности...............170
16.3. Влияние различных факторов на теплофизические свойства ТГИ...172
Контрольные вопросы................................................176
Глава 17. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТГИ...........................177
17.1. Метод определения удельного электрического сопротивления.....178
17.2. Метод определения диэлектрической проницаемости..............179
17.3. Влияние различных факторов на электрофизические свойства ТГИ.181
Контрольные вопросы................................................185
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.........................................................186
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................187

5

            ВВЕДЕНИЕ



      Полезными ископаемыми называются добываемые из недр земли природные вещества органического и неорганического происхождения, которые при современном состоянии техники и технологии могут быть эффективно использованы в народном хозяйстве в естественном виде или после предварительной переработки.
      К полезным ископаемым органического происхождения относятся вещества трех агрегатных состояний: газообразные (природный газ), жидкие (нефть) и твердые (торф, бурые и каменные угли, антрациты, горючие сланцы, сапропелиты, а также переходные и смешанные разновидности твердых углеродных веществ).
      Из всех горючих ископаемых наиболее значимыми по геологическим запасам являются угли (табл. 1).


Таблица 1

Структура мировых запасов горючих ископаемых

                       Геологические запасы  Условно доступные для  
Вид горючих ископаемых                         извлечения запасы    
                       млрд т у.т.     %     млрд т у.т.     %     
        Уголь            10 126      89,53      2880       82,66   
        Нефть              743       6,57        372       10,68   
    Природный газ          229     2,02          178        5,11   
         Торф              98      0,88          26         0,75   
    Горючие сланцы         114        1,0        28         0,8    
        Итого            11 310     100,00      3484       100,00  

      Как следует из данных табл. 1, более 84 % от общего количества пригодных для добычи горючих ископаемых составляют твердые горючие ископаемые (ТГИ), среди которых преобладает уголь (82,66 %). Потребление горючих ископаемых вследствие экономических и технических причин не соответствует имеющимся ресурсам: в настоящее время около 62 % энергии вырабатывается из нефти и природного газа, запасы которых составляют около 16 % от общих ресурсов горючих ископаемых [1].
      Общие геологические запасы углей земного шара до глубины 1800 м оцениваются в пределах в 14 000-16 000 млрд т [2]. Известно около 3000 угольных месторождений и бассейнов. Из общих геологических запасов 57 % углей сосредоточены в Азии, 30 % - в Северной Америке, на остальные континенты приходится всего 13 %. Основная доля углей в ведущих странах залегает на

6

глубинах до 600 м. Однако в отдельных крупных бассейнах, например, Донецком и Рурском (Германия и Бельгия), запасы углей до глубины 600 м практически выработаны, а оставшиеся сосредоточены на больших глубинах.
     Прогнозными исследованиями предполагается неуклонный рост потребления угля до 2025 г. со средним приростом 1,5 % в год, но со значительными отклонениями по регионам. В частности, мировое потребление угля по сравнению с 2000 г. увеличится на 1,7 млрд т, т. е. с 4,7 млрд т в 2000 г. до 6,4 млрд т в 2025 г. При неблагоприятном варианте развития мировой экономики мировое потребление угля в 2025 г. может составить 5,5 млрд т, а при благоприятном -7,6 млрд т. Основным потребителем угля останется энергогенерирующая отрасль (более 55 %), в которой будет наблюдаться значительный рост потребления, а также металлургическая промышленность. В других сферах использования угля (промышленное, коммерческое, бытовое) будет наблюдаться рост других источников энергии. Исключение составляет Китай, где потребление угля сохранится во всех возможных сферах его применения.
     Мировые запасы торфа оцениваются в 285,4 млрд т. На Азию приходится около 50 %, Европу - 31 %, Северную Америку - 11 %. Остальные торфяные месторождения расположены в Африке, Южной Америке и Австралии. По запасам торфа бывший СССР занимает первое место в мире. Здесь выявлено более 63 тысяч крупных торфяных месторождений общей площадью 71,5 млн га с запасами торфа 163,6 млрд т, что составляет более 57 % мировых торфяных ресурсов. Крупные торфяные месторождения площадью свыше 10 000 га сосредоточены в основном на территории Российской Федерации, запасы составляют более 150 млн т. На долю Республики Беларусь приходится 5,4 млн т., Украины - 2,27 млн т, Эстонии - 2,27 млн т, Латвии -1,6 млн т[1].
     В XVI-XVII веках из торфа выжигали кокс, получали смолу, его использовали в сельском хозяйстве, медицине. В конце XIX - начале XX веков началось промышленное производство торфяного полукокса и смолы. В 30-50-е годы торф стали использовать для производства газа и как коммунально-бытовое топливо. Среди современных направлений применения торфа топливное составляет меньшую долю. Лишь некоторые страны продолжают использовать торф как топливо для электростанций (фрезерный торф) и для коммунальнобытовых целей (торфяные брикеты и куски). Многие страны в больших объемах применяют торф в сельском хозяйстве - для приготовления компостов, торфоаммиачных, торфоминеральных удобрений; в овощеводстве и цветоводстве - в качестве парникового грунта, микропарников, формованных субстратов, брикетов и торфяных горшочков для выращивания рассады, сеянцев и саженцев древесных пород; в виде торфодерновых ковров - для озеленения, закрепления откосов. Из торфа получают кокс для металлургических заводов, ак

7

тивированный уголь. Торф используется для получения ряда химических продуктов (этилового спирта, щавелевой кислоты, фурфурола и др.), кормовых дрожжей, физиологически активных веществ, торфяного воска; в медицине -при торфогрязелечении, а также для получения лечебных препаратов.
     Запасы горючих сланцев, содержащих от 10 до 65 % органического вещества, превышают 1500 млрд т [1]. Мировые ресурсы горючих сланцев распределены крайне неравномерно, большая часть - около 70 % находится в Северной Америке, в Европе - около 12 %. В мире известно более 550 месторождений горючих сланцев, которые встречаются во всех основных геологоструктурных типах - складчатых областях, древних и молодых платформах. Крупнейшее в мире месторождение горючих сланцев Green River с запасами около 60 % мировых расположено в США. Крупные месторождения горючих сланцев находятся на территории Бразилии, России, Эстонии, Беларуси, Узбекистана, Украины.
     Месторождения горючих сланцев различаются по условиям залегания, количеству продуктивных пластов, их мощности и строению, качеству сланцев, а также по степени изученности. Качественные характеристики горючих сланцев, в частности, содержание органического вещества, являются важнейшими показателями при оценке целесообразности разработки того или иного месторождения. Горючие сланцы отдельных месторождений имеют высокое содержание Си, Мо, U, Pb, Zn, V и оцениваются как рудное сырье.
     Мировая сланцеперерабатывающая промышленность является старейшей отраслью топливной промышленности: осветительные масла, парафин, и некоторые другие продукты, прежде чем их стали вырабатывать из нефти, производились из сланцев.
     Горючие сланцы являются комплексным полезным ископаемым - и топливом, и химическим сырьем. В качестве топлива они могут использоваться при непосредственном сжигании, а также после переработки - в виде сланцевого масла. При термической переработке горючих сланцев помимо сланцевого масла можно получить различные химические вещества [3].
     Промышленную ценность представляет как органическая, так и минеральная часть горючих сланцев, включая редкие и рассеянные элементы.
     Из горючих сланцев можно получать различные виды продукции:
     -       топливно-энергетическую (газ, масло топочное, дизельное, мазут топочный, бензин, керосин);
     -       химическую (бензол, толуол, тиофен, сера, фенолы, ихтиол, пр.);
     -       концентраты редких и рассеянных элементов.

8

     Зола, образующаяся при сжигании горючих сланцев, является дешевым-сырьем для производства строительных материалов (цементы, стеновые блоки, наполнители бетонов).
     По степени использования горючие сланцы занимают одно из последних мест среди горючих ископаемых. Причина этого - высокая зольность горючих сланцев и сложность комплексной переработки этого вида сырья с высокой экологической и экономической эффективностью.
     Вместе с тем в разных регионах мира отмечается растущий интерес к возможности получения сланцевой смолы как альтернативного источника энергии. Это обусловлено наличием значительных ресурсов горючих сланцев при увеличивающихся энергетических потребностях и ограниченности либо истощении запасов традиционных источников углеводородов в ряде стран.
     Получили широкое распространение технологии получения сланцевого газа. Внедряются технологии добычи сланцевой нефти. Наиболее удачным примером успешного применения технологий добычи сланцевой нефти считается месторождение Баккен (Bakken) в Северной и Южной Дакоте. Добыча сланцевой нефти на этом месторождении составляет 500 тыс. баррелей в сутки. По мере проведения разведочных работ запасы нефти этого месторождения увеличились со 150 млн баррелей до11 млрд баррелей нефти.
     Наряду с месторождением Баккен добыча сланцевой нефти ведется также на месторождениях Eagle Ford в Техасе, Bone Springs в Нью-Мексико и Three Forks в Северной Дакоте.
     С помощью технологий горизонтального бурения и гидроразрыва пласта США планируют к 2035 году увеличить добычу нефти из плотных сланцевых пород вдвое.
     По Сценарию новых стратегий [4] мировой спрос на первичную энергию увеличивается на 36 % в 2008-2035 годах, с примерно 12 300 миллионов тонн нефтяного эквивалента (млн т н.э.) до 16 700 млн т н.э., или в среднем на 1,2 % в год. При этом на ископаемое топливо приходится более половины роста общего спроса на первичную энергию. Нефть по-прежнему лидирует в балансе первичных энергоносителей в течение прогнозируемого периода, хотя ее доля в структуре первичных энергоносителей, которая в 2008 году составляла 33 %, снижается до 28 %, так как высокие цены и правительственные меры по стимулированию эффективности использования топлива приводят к отказу от применения нефтепродуктов в промышленности и электроэнергетике, а также появляются новые возможности замены нефтепродуктов другими видами топлива. Спрос на твердые горючие ископаемые будет увеличиваться.

9

Глава 1


            УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ТВЕРДЫХ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ



     Твердые горючие ископаемые (ТГИ) образовались из остатков растительного или животного происхождения и называются каустобиолитами (от греческих каустос - горючий, биос - жизнь, литое - камень).
     Согласно современным воззрениям, образование тех или иных видов горючих ископаемых определяется типом исходного органического вещества и условиями его образования. Многие виды твердых горючих ископаемых произошли из наземной растительности. Ее остатки накапливались в лесных и тростниковых болотах и озерах, затем подвергались биохимическим превращениям, сначала образуя торф. При погружении в водоемы с течением времени под воздействием температуры и давления торф превращался последовательно в бурые, каменные угли и антрациты. Из высших растений образовались ТГИ, именуемые гумитами (от латинского слова гумус - земля).
     Из наиболее стойких частей высших растений (восков, смол, спор, пыльцы и т. п.) образовались ТГИ, именуемые липтобиолитами (от греческого лейптос -остаточный). Эти фрагменты весьма устойчивы и могут накапливаться при формировании осадка. К типичным липтобиолитам относятся пирописит, янтарь, ку-тикулит, ткибульский смоляной уголь.
     В застойных водоемах могли образовываться отложения биохимического превращения микроводорослей и животных организмов - планктона. Из них образовались ТГИ, именуемые сапропелитами (от греческих слов сапрос -гнилой, пелос - ил). Типичными их представителями являются сапропели и богхеды. К высокозольным разновидностям сапропелитов относятся горючие сланцы.
     Образование ТГИ 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 твердых горючих ископаемых.
     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 табл. 1.1 представлены сведения об условиях образования органического вещества в различных геологических периодах [5]. Данная таблица охватывает период времени от зарождения жизни на земле более 2 млрд лет назад до современной эпохи.


10

Таблица 1.1
Палеографические условия образования органических веществ

                Начало,                                                      
    Период      млн лет           Условия               Органический мир     
                 назад                                                       
       1           2                 3                          4            
                         Платформенная суша имела                            
                            низменно-равнинный          Морские водоросли    
  Кембрийский     541      характер, в атмосфере     и бактерии, земноводные 
                           повышенное содержание        споровые растения    
                            СО2. Климат влажный            (псилофиты)       
                         Интенсивные тектонические    Господство водорослей  
  Ордовикский     485     проявления. Чередуется    и бактерий. В прибрежных 
 и силурийский           теплый и холодный климат      районах появляются    
                                                            растения         
                                                    Водная форма - водоросли 
                         Суша занимает до 70 % от     и бактерии. Наземные   
                          современных материков,     формы в ранний период - 
   Девонский      419   происходит горообразование.   псилофиты, в среднем   
                         Резкие колебания климата,     и позднем девоне -    
                          высокое содержание СО2            плауновые        
                                                        и папоротниковые     
                            Изменение структуры                              
Каменноугольный   359        и рельефа земной           Гигантские хвощи     
                        поверхности. Климат теплый        и папоротники      
                            Сокращение морских                               
                           бассейнов, равнинные                              
   Пермский       299      осушенные платформы.      Эволюция растительного  
                          Многократное изменение        и животного мира     
                           климата, материковые                              
                                обледенения                                  
                           Опускание и поднятие                              
                           обширных территорий.      Неблагоприятные условия 
   Триасовый      252    В основном мягкий климат.   для органического мира  
                        Образование озер, обмеление                          
                                   морей                                     
                         Интенсивная тектоническая  Господство голосеменных, 
    Юрский        201    деятельность, вулканизм.   есть папоротники и хвощи,
                         Климат умеренный, теплый      водорослевая флора    
    Меловой       145    Мелководные теплые моря.        Появились леса,     
                               Климат теплый              первые пальмы      
                          Развитие озер и болот.                             
                           Выравнивание рельефа        Развиваются высшие    
   Третичный      66       континентов. Активная       представители флоры   
                        тектоническая деятельность.          и фауны         
                          Похолодание в северных                             
                                  широтах                                    
                          Возросла площадь морей,        Развитие лесов.     
 Четвертичный     2,5     активная тектоническая       Появление ледников,   
                              и магматическая               человека         
                        деятельность. Похолодание.                           

11

     На протяжении всех периодов существования Земли происходили сдвиги и перемещения земной коры. Причем размах и характер их был неодинаков, как по длительности, так и по территории. На территориях материковых платформ на протяжении геологических эпох происходили лишь плавные перемещения в вертикальном направлении. Причем при опускании эти области, как правило, затапливались водой, а при поднятии вновь выступали из воды. Размещенные между платформами области тектонических разломов перемещались в вертикальных и горизонтальных плоскостях и образовывали геосинклинали, для которых характерно наличие больших толщ осадочных пород.
     Твердые горючие ископаемые 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.
     В самые ранние геологические периоды накопление органического материала происходило за счет наиболее примитивных представителей растительно-животного 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.
     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 Баренцевом море). Примерно на 80-85 % стебли их состояли из клеток с нежными стенками, напоминающими паренхимные ткани. Покровные ткани и жесткие клетки едва составляли 15-20 % общей массы.
     Наиболее пышного расцвета наземная растительность достигает в каменноугольный период, 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 расти

12

тельность явилась исходным материалом, из которого формировались такие крупнейшие угольные бассейны, как Донецкий, Кузнецкий, Карагандинский, Подмосковный и многие другие в различных районах земного шара. Гигантские деревья папоротникообразной флоры были близки к травам по строению стволов и ветвей, структура которых была подобна стеблям сахарного тростника или кукурузы. Преобладали паренхимные ткани, древесины у них было мало [6]. Судя по окаменелым стволам флоры Донецкого, Кузнецкого и Печорского бассейнов, кора, древесина, покровные и другие ткани, представленные жесткими клетками, составляли всего лишь 30-35 %, а паренхимные - 65-70 %.
     Растительный комплекс пермского периода характеризуется повышенным содержанием переходных видов голосеменных и уменьшением споровых растений. Основу этого комплекса составляли кордаиты, хвойная и папоротникообразная флора.
     Для растительного комплекса триасового периода характерно резкое сокращение споровых растений. Из всего разнообразия папоротникообразной флоры сохраняются только папоротники. Основную роль играли голосеменные, представленные беннетитами, саговниковыми, хвойными и гинкговыми. В строении голосеменных растений паренхимные ткани, по-видимому, имели подчиненное значение, подобно современным хвойным.
     В юрский период и раннюю эпоху мелового наступает расцвет голосеменных растений, в которых установлены хорошо развитые смоляные ходы. Основным исходным растительным материалом этих эпох были баннетиты, саговниковые, хвойные, гинкговые и папоротники, а в конце ранней эпохи мелового периода появились и покрытосеменные растения. В результате имело место образование многих угольных месторождений Сибири и Дальнего Востока (Канско-Ачинский, Иркутский, Буреинский бассейны).
     В позднюю эпоху мелового периода появляется еще более совершенная растительность из числа покрытосеменных, 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. В растительном комплексе преобладали покрытосеменные, хвойные и папоротники, подчиненное значение имели беннетитовые, саговниковые и гинкговые. Этот период характерен образованием из скоплений высших растений огромных количеств бурых углей.
     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. Четвертичный период дал нам обширные запасы торфа.

13