Органическое вещество и геохимия углей среднеюрского возраста Межегейского месторождения (Улуг-Хемский бассейн, Тыва)

Abstract

Актуальность. Каменные угли Межегейского месторождения используются преимущественно в качестве спекающей основы для производства кокса. Однако неоднородность и многокомпонентность их вещественного состава позволяет рассматривать угли как сырье для глубокой химической переработки и как носитель ценных металлов в различных концентрациях, а угольный пласт - как угольно-газовую залежь. Подобный комплексный подход в освоении горючего ископаемого нуждается в исследованиях с различных позиций особенностей органического и неорганического вещества углей, которые зависят от исходных условий накопления и источников вещества. Цель: изучить состав органического вещества углей пласта Улуг среднеюрского возраста Межегейского месторождения Улуг-Хемского угольного бассейна впервые в комплексе углепетрографических и органогеохимических методов исследования. Методы: углепетрографическое изучение мацерального состава под микроскопом в шлифах в проходящем свете; определение аналитической влажности и зольности стандартизированными методами. В составе геохимических исследований выполнено выделение хлорформенного битумоида из углей, фракционирование полученного экстракта, газово-хроматографический и хромато-масс-спектрометрический анализ алифатической и ароматической фракций битумоида. На основе полученных данных вычислены индексы, характеризующие обстановки накопления органического вещества, его возможные источники и степень термической преобразованности. Результаты проведенных углепетрографических и геохимических исследований углей среднеюрского возраста Межегейского месторождения Улуг-Хемского бассейна показывают, что по микрокомпонентному составу угли практически мономацеральные с преобладанием бесструктурного витринита. Формирование углей происходило на периферии крупного, возможно, периодически связывавшегося с морем озера в условиях, близких к маршевым. Изучен состав и распределение алканов, стеранов и гопанов в алифатической фракции битумоида. Характер распределения н-алканов и изопреноидов свидетельствует об образовании углей преимущественно из остатков водной растительности при некотором участии гумусового вещества. Существенный вклад высшей наземной растительности подтверждается также и распределением стеранов С27, С28, С29. Значения коэффициента нечетности алканов, известные соотношения изомеров стеранов, гопанов и ароматических углеводородов свидетельствуют о высокой зрелости угольного вещества.

The relevance. Hard coals of the Mezhegey deposit are used mainly as a sintering additive for coke production. However, the heterogeneity and multicomponent nature of coal composition make it possible to consider coal as a raw material for deep chemical processing and as a carrier of valuable metals in various concentrations, and a coal seam as a coal-gas deposit. Such an integrated approach to the development of fossil fuels requires research from various positions on the features of organic and inorganic matter, which depend on the initial conditions of accumulation and sources of matter. The purpose: to study the composition of Middle Jurassic coals organic matter in the Mezhegey deposit of the Ulug-Khem coal basin in a complex of coal-petrographic and organic geochemical research methods. Methods: microscopic study of maceral composition in thin sections in transmitted light. Analytical moisture content and ash content were determined by standardized methods. Geochemical studies included the extraction of chloroform bitumoid from coals, fractionation of the obtained extract, gas chromatographic and chromato-mass spectrometric analysis of the aliphatic and aromatic bitumoid fractions. Based on the obtained data indices characterizing the conditions of accumulation of organic matter, its possible sources, and the degree of thermal transformation were calculated. Results of petrographic and geochemical studies of Middle Jurassic coals of the Mezhegey deposit of the Ulug-Khem basin show that their microcomponent composition is almost monomaceral with a predominance of structureless vitrinite. Coals were formed on the periphery of a large lake, possibly periodically connected with а sea, under conditions close to marsh. The composition and distribution of alkanes, steranes, and hopanes in the aliphatic fraction of biutmoid were studied. Distribution of n-alkanes and isoprenoids indicates the formation of coals mainly from the remains of aquatic vegetation with some participation of humic matter. The significant contribution of higher terrestrial vegetation is also confirmed by the distribution of C27, C28, C29 steranes. Values of carbon preference index of alkanes, the known ratios of steranes and hopanes isomers and aromatic hudrocarbons testify to the high maturity of the coal organic matter.