Влияние степени метаморфизма на прочность осадочных пород

В ходе регионального метаморфизма, под влиянием температуры и давления, в результате погружения угленосной толщи на несколько километров в глубину, происходит изменение вещественного состава, пористости и плотности угольного вещества и осадочных пород. Из угольного вещества отжимается вода – влажность снижается от 95% до

Рисунок 5 − Влияние минерального состава и структуры на прочность горных пород. Жирная стрелка показывает направление роста прочности пород.

3%, из растительных остатков теряются маловалентные химические элементы: одновалентный водород, двухвалентный кислород, трехвалентный азот, а остается в углях преимущественно четырехвалентный углерод.

Из терригенных и хемогенных отложений также отжимается вода, в результате чего их влажность снижается с 70% до 5-10%. Также уходят …
с флюидами химические элементы с малой валентностью.

Одновременно происходит растворение минералов в напряженных зонах зерен и переотложение минерального вещества в порах и путем роста кристаллов в ненапряженных зонах зерен. Происходит коррозия и взаимопроникновение зерен минералов.

Все эти процессы приводят к увеличению плотности и прочности горных пород и угля. При этом марочный состав углей постепенно меняется от торфа к антрациту: торф Þ бурый уголь (Б) Þ длиннопламенный уголь (Д) Þ газовый (Г) Þ жирный (Ж) Þ коксовый жирный (КЖ) Þ коксовый (К) Þ слабоспекающийся (СС) Þ отощенный спекающийся (ОС) Þ тощий (Т) Þ полуантрацит (ПА) Þ антрацит (А).

Влияние выветривания на прочность горных пород проявляется в снижении их коэффициента крепости по мере уменьшения современной глубины (Н) их залегания.

Вторая часть в формулах показывает влияние глубины (H) на

Таблица 3 − Увеличение степени метаморфизма угленосной толщи приводит к изменению марок углей и к росту коэффициента крепости (f) песчаника и алевролита

Марка угля Песчаник, f Алевролит, f
Д 180+0,24Н 152+0,26Н
Г 421+0,27Н 298+0,20Н
Ж, КЖ, К, ОС 940+0,15Н 364+0,21Н
Т, ПА, А 1200+0,24Н 500+0,18Н
Влияние метаморфизма K=7 раз K=3 раза
Влияние глубины 0,22Н 0,21Н

Выводы: существует сильное влияние на прочность пород регионального метаморфизм: наиболее сильное – на прочность песчаников (в 7 раз), слабее для алевролитов (в 3 раза), ещё слабее – для аргиллитов (в 2 раза). Двойная жирная стрелка показывает направление роста температуры и давления.

прочность пород. Влияние глубины выражено сильно для песчаников, слабее для алевролитов, еще слабее для аргиллитов. Причина более сильного влияния глубины на прочность песчаников, по сравнению с алевролитами, заключается в более сильной перекристаллизации более крупных зерен.