OSNOVI GEOLOGIJE UGLJA

DEFINICIJA• UGALJ je organogeno sedimentna stena

mrke do crne boje, koja ima sposobnost da gori i može se koristi kao gorivo.

• Nastao je akumulacijom ostataka kopnenih, ređe vodenih biljaka i retko od fito- i zooplanktona, u slatkovodnoj sredini (jezera, močvare, deltne ravnice).

• Osim organske materije ugalj sadrži čvrste mineralne primese (manje od 50 % neorganske materije).

• Ugalj se javlja u vidu slojeva zajedno sa drugim sedimentnim stenama.

• Tvrdina od 1 do 3 Mosove skale.

• U elementarnom sastavu organske mase ugljeva preovladava ugljenik (od 65% kod mrkih do 98% kod antracita), kiseonik (od 30% kod mrkih do 1% kod antracita) i vodonik (od 6% kod mrkih do 1% kod antracita).

• Prema stepenu karbonifikacije (hemijske zrelosti) ugljevi se dele na:- MRKE(ugljeve niskog ranga), - KAMENE(ugljeve srednjeg ranga) i - ANTRACITE(ugljeve visokog ranga).

• U odnosu na poreklo ogranske materije mogu se izdvojiti:

1. UGLJEVI NASTALI OD VIŠIH BILJAKA- Humusni ugljevi (grupa humolita)- Liptobiolitski ugljevi

2. UGLJEVI NASTALI OD VIŠIH I NIŽIH BILJAKA- Humusno-sapropelni, ili sapropelno-

humusni

3. UGLJEVI NASTALI OD NIŽIH BILJAKA- Sapropelni

• Najstariji ugljevi nađeni su u Tasmaniji (Australija), kao tvorevine starijeg paleozoika.

• Sa aspekta rezervi uglja posebno su značajni sedimentni kompleksi stena devonske, karbonske, permske, jurske, kredne i tercijarne starosti.

• U ekonomskom smislu od karbona do kvartara, mogu se izdvojiti dva glavna perioda akumulacije uglja.

• Prvi je bio krajem karbona i početkom perma (359-299 Mabp). . Ovi ugljevi čine glavne rezerve kamenog uglja u svetu, a prisutni su na svim kontinentima. Osim što su visokog ranga, često su pretrpeli i značajnije strukturne promene.

Karbon

Perm

• Drugi važan period je bio tokom tercijara(65-0 Mabp). . Ovi ugljevi po svom rangu variraju od lignita do antracita, a čine glavninu svetskih rezervi mrkog uglja. Karakteriše ih velika debljina ugljenih slojeva i malastrukturna poremećenost.

Stratigrafska distribucija rezervi:

• Karbon – 20 %• Perm - 27 %• Jura - 16 %• Kreda – 21 %• Tercijar – 16 %

Najvažnije države:• SAD 238308 mil.t., • Kina 114500 mil.t., • Rusija 157010 mil.t, • Australija 76200 mil.t.,

JAR, Indija, Nemačka i Poljska.

UKUPNO SVET 826001 mil.t.

Proizvodnja i potrošnja uglja

• Proizvodnja

• SAD 539.9 mil.t., • Kina 1552.9 mil.t., • Rusija 140.7 mil.t, • Australija 228.0 mil.t.,• Indija 211.5 mil.t.,• Indonezija 155.3 mil.t.

• Potrošnja

• SAD 498.0 mil.t., • Kina 1537.4 mil.t., • Rusija 82.9 mil.t, • Australija 50.8 mil.t.,• Indija 245.8 mil.t.,• Indonezija 30.5 mil.t.• Japan 108.8 mil.t.

Šta je litotip?

• Litotip je makroskopskiprepoznatljiv sastojak uglja.

• Termin zvanično uveden od strane Seylera (1954), mada se predpostavlja da koncept “litotip” datira iz XIX veka pa i ranije.

• Predstavlja kombinaciju jedne, dve ili ste tri grupe macerala

• Litotipovi se razlikuju po boji, sjaju i strukturno-teksturnim karakteristikama, tehnološkim osobinama, maceralnom sastavu, hemijskom sastavu

• Ukazuju na promene uslovadeponovanja organske materije u močvari

• Razlikuju se litotipovi mrkih i kamenih ugljeva

PREGLED LITOTIPOVA MRKIH UGLJEVA(izvor: International Hanbook of Coal Petrography, 1993)

Grupa litotipa Litotip Varijeteti*

BARSKITrakasti ugalj Braon - slabo gelificirani

Crni - gelificirani

Netrakasti Žuti - negelificiraniBraon - slabogelificirani Crni - gelificirani

KSILITNI

FUZENIZIRANI

ZEMLJASTI

PREGLED LITOTIPOVA KAMENIH UGLJEVA(izvor: Stach's Textbook of Coal Petrology, 1975)

Litotip Makroskopske osobine

Vitren Sjajan, crne boje, obično lako lomljiv- krt, često ispucao

Klaren Polusjajan, crne boje, tankoslojevit

Duren Mat, crne do sivocrne boje, kompaktan, tvrd, sa grubom površinom

Fuzen Jako sjajan, crne boje, vlaknast, mek i trošan

MACERAL• Mikroskopski prepoznatljiv sastojak

uglja, čija asocijacija kontroliše hemijska, fizička i tehnološka svojstva uglja određenog ranga

• U širem smislu može se shvatiti kao mineral kod stena

• Vodi poreklo od različitih organa (koren, stablo, grana, list) ili tkiva biljaka

• Svi macerali u svom nazivu imaju sufiks ”INIT”

• Hemijska, fizička i tehnološka svojstva macerala variraju u zavisnosti od ranga uglja, pa čak i u okviru samog ranga

• Za razliku od minerala, macerali istog ranga ne predstavljaju homogeni materijal, već mešavinu nekoliko sličnih komponenti čiji hemijski sastav nije tačno utvrđen

• Ne sadrže mineralne supstance koje mogu biti otkrivene pod mikroskopom, ali sadrže neorganske nečistoće koje mogu biti detektovane u okviru organskog kompleksa (mikroelementi)

• Svrstani su u grupe i podgrupe, prema sličnim karakteristikama

• Podeljeni su u tipove i podtipove.

• Osnovne grupe macerala I) kod mrkih ugljeva:

1. HUMINITA2. LIPTINITA3. INERTINITA

II) kod kamenih ugljeva:1. VITRINITA2. LIPTINITA3. INERTINITA

GRUPA HUMINITA/VITRINITA

• Osnovni sastojak humusnih ugljeva, nosilac najveće količine ugljenika i osnovnih svojstava (hemijskih, fizičkih i tehnoloških svojstava) uglja

• Najvećim delom vodi poreklo od humusnih materija, odnoso huminske kiseline

• Humusne materije predstavaju složena jedinjenja tamne boje koji se sastoje od C, O, H i N, odnosno od jezgra koje je izgrađeno od aromata i hidroksilne (-OH), karboksilne (-COOH) i metoksilne (–OCH3) funkcionalne grupe

• Humusne materije vode poreklo od lignina, celuloze i tanina drveća i zeljastih biljaka

• Povećanje stepena refleksije i ranga ulja je posledica procesa vitrinizacije, odnosno aromatizacije

GRUPA LIPTINITA (EGZINITA)• Etimološko značenje:

liptis (grč.) - ostatak• Macerali crne do tamno braon boje, koji imaju sposobnost

da fluoresciraju u ultravioletnoj svetlosti• Vode poreklo od jednorodnih biljnih delova koji se odlikuju

velikom otpornošću pri procesima razlaganja (spore, polen, kutin, suberin...)

• Nagomilavaju se u vidu ostataka posle razlaganja ostale organske materije

• Visokim sadržajem vodonika i kiseonika, tj. visokim učešćem alifatične komponente, koja se nalazi u mastima, smolama, voskovima...(lipidi i proteini)

• Stepen fluorescencije opada sa porastom stepena karbonifikacije uglja

• Osnovi sastojak liptobiolitskih ugljeva (uljnih šejlova)

GRUPA INERTINITA

• Etimološko značenje:iners (lat.) – nepokretan, trom

• Slabo reaktivne komponente uglja• Bele boje• Visoke refleksije• Nastaje u procesima oksidacije macerala huminitske i

liptinitske grupe• Visok sadržaj ugljenika koji je “inertan” u uslovima

visokih temperatura (kod sagorevanja)

Gde nastaje ugalj?

PROCES KARBONIFIKACIJE

• Karbonifikacija je skup veoma složenih procesa koji učestvuju u transformaciji organske materije od ishodišne biljne materije, preko stadijuma treseta do antracita.

• Porast: sadržaja UGLJENIKA, Toplote sagorevanja i refleksije huminita/vitrina;

• Smanjenje: sadržaja vlage, isparljivih materija

Biljna materijaHumifikacija

TresetBiohemijska gelifikacija

Mrki ugaljGeohemijska gelifikacija

Kameni ugalj

Antracit

UGLJONOSNA SERIJA I UGLJENI SLOJ

UGLJONOSNA SERIJA predstavlja asocijaciju slojeva uglja i različitih pratećih sedimenata. Često se označavaju i samo kao «ugljonosni sedimenti».U osnovi se razlikuju limničke i paralskeugljonosne serije.

Limničke ugljonosne serije (limne – gr. – jezero, baruština) nastaju u kontinentalnim sredinama (jezerskim i jezersko-močvarnim), pa su osim slojeva uglja zastupljeni i jezerski, rečni i drugi kopneni sedimenti u kojima se po pravilu sreću ostaci slatkovodne faune i flore, kao i ostaci kopnene flore.

Obično ih karakteriše: manji broj slojeva uglja, veće i srazmerno postojane debljine.

Paralske ugljonosne serije (paralios – gr. – primorski) nastaju u primorskim regionima, u prelaznim sredinama sedimentacije (paralske močvare, litoral, delte, obodne lagune, estuari). Osim slojeva uglja javljaju i morski sedimenti u kojima se po pravilu sreću brojni ostaci morske faune i flore, pored ostataka kopnene flore koja pretežno čini ugljeni sloj ili se javlja u neposrednoj povlati ugljenog sloja.

Po pravilu se javlja veći broj slojeva uglja nepostojane debljine, sa čestim bočnim izmenama.

SLOJ• Odlika svih sedimentnih

stena • UGLJENI SLOJ je

akumulacija uglja ograničena dvema manje-više paralelnim površinama ka povlati i podini ugljenog sloja.

• Ove granice su oštre, mada to mogu biti i postepeni prelazi preko ugljevitih glina.

• Strukturni elementi sloja su:- Povlata (krovina) i- Podina

Повлата (кровина)

Повлата (кровина)

Подина

Подина

• Razlikuju se slojevi uglja:- Proste i- Složene građe

u zavisnosti od toga da li su se menjali uslovi taloženja organske materije, odnosno da li se u njemu nalazi jedan ili više proslojaka.

• Proslojak uglja je deo ugljenog sloja koji je ograničen sa dva proslojka drugih sedimenta, ili jednim proslojkom i podinom ili povlatom.

• Proslojak uglja pripada osnovnom delu ugljenog sloja samo ako je debljina neorganskog proslojka koji ga izdvaja manja od proslojka uglja. U protivnom reč je o zasebnom ugljenom sloju.

• Prosti ugljeni slojevi mogu prelaziti u složene, a od njih pri daljem povećanju ukupne debljine sedimenata mogu nastati zasebni ugljeni slojevi.

3D Model Polja E, Kolubarski basen

NABORI

INTRUZIJE

KVALITET UGLJEVA

• Tehnička analiza, • Elementarna analiza,• Hemijski sastav pepela,• Termotehničke osobine pepela,• Petrografska ispitivanja,• Sadržaj ulja (tera).• Sadržaj i vrsta mikroelemenata (različitim metodama).• Ispitivanja koksa.• Paleopalinološka i kutikularna analiza.• Organsko-geohemijska ispitivanja.

GAGAT

• Nakit kraljice Viktorije24. maj 1819. – 22. januar 1901. Araucariaceae

UGLJEVI SRBIJE

COAL RESOURCES

13 bituminous coal bas./dep. (2 in exploitation)33 brown coal bas./dep. (11

in exploitation)

1. Mazgoš, , 3. Metohija, , 5. Drenica, , , 8. Smederevsko Pomoravlje, 9. Poljana, 10. Mlava, 11. Mladenovac, 12. Despotovac, 13. Draga evo, , ,

, 17. Požega, 18. Zapadna Morava, , 20. , 21. Aleksinac,

22. Vrdnik, , , 25. Jankova Klisura, 26. Jelašnica

č

2. Kovin 4. Kosovo6. Kostolac 7. Kolubara

14. Krepoljin 15. Lubnica16. Sjenica19. Soko Banja

23. Bogovina 24. Senje-ResavicaZvižd

27. Ibar

33. Vrška ukaČ

, 28. Senonski rov, 29. Stara planina, 30. Jerma, 31. Miro , 32. Dobra,

, 34. Mlava-Pe .č

č

Brown coal:

Bituminous coal:

Da nu be

Danu be

Tisa

S ava

Mo ra va

Drina

Subotica

Novi Sad

Valjevo

Užice

Raška

Priština

Vranje

Aranđelovac

Kruševac

0 50 km

BULGARIA

ROMANIA

CROATIABO

SNIA AND

HERTZEGOVINA

MONTENEGRO

ALBANIA

F.Y.R. MACEDONIA

HUNGARY

Zaječar

Niš

Prizren

BelgradeDanube

2078 9

2

6

4

5

23

22

24

2527

28

29

30

313234

33

2928

28

26

15

19

18

13

17

16

3

1412

11

L E G E N D :

Brown coal

Bituminous coalCarboniferous-Permian

Jurassic

Cretaceous

Lower Miocene

5.4%

93.9%

0.4%

0.3%Bituminous coal

Bright brown coal

Dull brown coal

Soft brown coal

Mainly low-rank Pontian coal

Kameni ugljevi visokog ranga (antraciti): > 2,20 % Rr (Vrška Čuka)Kameni ugljevi niskog ranga: 0,51-2,20 % Rr (Ibar)Sjajni mrki ugljevi: 0,41-0,47 % Rr (Zvižd, Bogovina IP, Senje-Resavica, Aleksinac)Mat mrki ugljevi: 0,31-0,40 % Rr (Sjenica, Soko Banja, Lubnica, Krepoljin)Meki mrki ugljevi (ligniti): 0,26-0,30 %Rr (Kosovo, Kolubara, Kostolac, Metohija, Kovin)

Geological resources ~ 24 Bt (mainly Kosovo, Kolubara, Kostolac, Metohija, Kovin)Annual production: 33 Mt (exl. Kosovo basin)

Coal

Kostolac (Drmno)

Kolubara

Kosovski basen