ALCATUIREA PETROGRAFICA A CARBUNILOR

ALCATUIREA PETROGRAFICA A CARBUNILOR

In mod similar rocilor sedimentare, ale caror componente de baza sunt minerale si asociatii de minerale, carbunii au componente de baza maceralele si asociatiile de macerale si asociatiile de macerale (microlitotipii si litotipii).

Tot asa cum petrografia rocilor sedimentare se ocupa de identificarea rocilor, a compozitiei lor minerale si a genezei lor, in mod similar, petrologia carbunilor are ca scop identificarea maceralelor, asociatiilor de macerale, litotipilor carbunilor si geneza acestora.

1.Componentii organogeni

Observarea directa a stratelor de carbuni arata o alcatuire relativ omogena a acestora, in timp ce la nivel microscopic apar diferentieri mari ale componentilor de baza (maceralelor) si asociatiilor de macerale (microlitotipi).

Asociatiile de macerale formeaza litotipii vizibili cu ochiul liber. Litotipii carbunilor difera in functie de gradul de carbonificare, astfel carbunii inferiori cuprind: xilitul, carbunele xilitic, carbunele detritic, carbunele gelitic si carbunele fuzitic, in timp ce la carbunii superiori (inclusiv carbunii bruni luciosi) se intalnesc alti litotipi: vitrenul, clarenul, durenul si fuzenul.

In conformitate cu recomandarile Comisiei Internationale de Petrografia Carbunilor, pentru carbunii inferiori s-a stabilit conventional limita inferioara de grosime pentru un litotip de 5 cm iar la carbunii superiori aceeasi limita este de 3 - 10 mm.

1.1. Litotipii carbunilor inferiori

In carbunii inferiori au fost separati mai multi litotipi ale caror denumiri difera de la o tara la alta. Una dintre cele mai complexe clasificari, cuprinzand numerosi litotipi, este cea in vigoare in Germania. In Romania cea mai recenta clasificare a fost facuta de N.Ticleanu si C.Bitoianu care disting in carbunii plioceni din Oltenia urmatorii litotipi: carbunele detritic, xilitul, carbunele xilitic, carbunele slab xilitic, carbunele fibros si carbunele argilos. Fiecare dintre acesti litotipi au geneza distincta si proprietati fizico chimice distincte, in special continutul in substanta anorganica, putere calorifica si altele.

Carbunele detritic este litotipul cel mai frecvent in carbunii bruni (inferiori) si consta in fragmente mici si foarte mici de plante cuprinse intr-o masa carbunoasa fina si omogena. Acest litotip este mat, slab stratificat, de culoare galben-bruna, bruna si mai rar neagra (prin uscare se inegreste), prezinta stratificatie si, uneori, este relativ bogat in bitumine, caz in care provine din asociatii de plante acvatice.

De obicei carbunele detritic este mult mai bogat in substanta anorganica decat ceilalti litotipi ai lignitilor.

Xilitul apare in carbunii bruni lemnosi (ligniti), este un lemn fosil cu structura lemnoasa destul de bine conservata, are culoare galben murdara, bruna si mai rar neagra, urma bruna, este elastic in stare proaspata, se exfoliaza rapid prin uscare si devine casant, apare in benzi sau lentile si provine din radacini, ramuri sau trunchiuri de copaci sau arbusti.

Xilitul din Oltenia are continut scazut in cenusa, intre 0,9 si 7 %, media plasandu-se la 2-2,5 %, puterea calorifica poate ajunge la 5000 Kcal/kg.

Prezenta in cantitati mari a xilitului in ligniti produce unele inconveniente in utilizarea lor in procese de combustie sub forma de pulberi in termocentrale. In primul rand se macina greu, cu mult consum de energie si cu uzura prematura a morilor si datorita macinarii xilitului in forma de betisoare, in procesul de combustie arde doar partial, eliberand numai o parte din puterea sa calorifica, motiv pentru care s-au introdus modificari ale instalatiei de ardere ( pat fluidizant) in scopul eliberarii si celeilalte parti a puterii calorifice.

Carbunele xilitic (carbune lemnos) consta dintr-o alternanta de benzi de xilit cu benzi de masa carbunoasa fina (carbune detritic), ambele tipuri de benzi sub 5 cm grosime. Dimensiune propusa de ICCP care prezinta totusi o serie de dezavantaje si probabil va fi in curand modificata.

Carbunele xilitic formeaza lentile, bancuri si chiar strate intregi, are puterea calorifica cu atat mai mare cu cat continutul de xilit este mai mare si provine cel mai adesea din mlastinile de padure cu taxodiacee.

Carbunele slab xilitic este un litotip mai putin frecvent decat carbunele xilitic si consta dintr-o alternanta de benzi de carbune detritic cu grosimi mai mici de 5 cm separate intre ele prin benzi milimetrice de xilit

Carbunele fibros apare in cantitate redusa in compozitia carbunilor inferiori, este alcatuit din aprox. 95 % lemne fosile fusitizate si are culoare neagra, luciu matasos si sfaramat in mana se comporta ca funinginea, lasand urma neagra unsuroasa. In ligniti fusainul poate forma nivele milimetrice pe distante apreciabile si poate sa apara, foarte ra, si sub forma de cuiburi.

Carbunele argilos este un litotip in care materia organica este amestecata in mare proportie cu materia anorganica, in special pelite. Formeaza starte sau lentile si este asociat stratelor de carbuni, rar apare si ca strate independente de grosimi mici.

1.2. Litotipii carbunilor superiori

In categoria carbunilor superiori sunt inclusi carbuni cu grad avansat de carbonificare, incepand cu carbunele brun mat si continuand cu huilele, iar litotipii acestora se disting intre ei dupa luciu, stratificatie, culoare, spartura etc. (tab.7). Datorita cresterii gradului de carbonificare litotipii carbunilor superiori sunt mai omogeni, mai bine individualizati.

Criteriile utilizate in separarea litotipilor carbunilor superiori sunt: luciul, culoarea, stratificatia (textura). Utilizand aceste criterii in carbunii superiori distingem urmatorii litotipi: carbune lucios (vitren), carbune semilucios (claren), carbune mat (duren) si carbune fibros (fuzen). Datorita alternantei acestor litotipi, cea mai mare parte a carbunilor superiori, in special o parte a carbunilor bruni luciosi si a huilelor, acestia prezinta un aspect stratificat, dungat in spartura perpendiculara pe stratificatie.

Carbunele lucios (vitren), definit de Stopes (1919), este fecvent intilnit in huile, unde formeaza benzi mai mari de 3 mm, frecvent centimetrice, de culoare neagra cu luciu sticlos (vitros), de unde si numele litotipului. Vitrenull apare frecvent fisurat si are o spartura neregulata, uneori concoidala.

Carbunele semilucios (claren) apare frecvent in benzi milimetrice, mai rar centimetrice, in carbunii bruni luciosi si in huilele cu grad de carbonificare mai scazut. Clarenul are o textura fin stratificata, culoare neagra, luciu smolos, mai slab comparativ cu cel al vitrenului.

Carbunele mat (duren) se prezinta sub forma de benzi milimetrice , rar centimetrice, de culoare neagra, pana la cenusie, fara luciu, aspru la pipait pe suprafetele de stratificatie; poate fi confundat cu sisturile carbunoase.

Carbunele fibros (fuzen) este asemanator taciunilor ramasi nearsi de la foc, este fibros, are culoare neagra si luciu matasos. Prin usoara atingere cu degetul produce inegrirea acestuia.

Tabelul 4 - Principalele proprietati si moduri de prezentare ale litotipilor carbunilor superiori; corespondenta cu cei din litotipii carbunilor inferiori

Litotipii Mod de Culoarea Luciul Tip de carbune Coresp carb.

prezentare inferiori

Carbune

lucios benzi > 3mm

centim. neagra puternic carb.br. lucios Xylit

(vitren) sticlos la antracit -------- ----- ------ -------- ----- ------ -------- ----- ------ ----- ----- --------

Carbune

semiluci. benzi milim. neagra mai slab carb.br.lucios-

(claren) centim. ca vitrenul huile slb.¹⁾ carbune xilitic

Carb. mat

(duren) benzi milim. negru-

centim. cenusiu lipsa carb. brun-huile carbune detritic

Carbune

fibros cuiburi, neagra matasos

(fuzen) rar nivele in toti carbunii carbune fibros

pe arii mai mari

1)slb = huile slabe, degresante.

1.3. Componentii microscopici ai carbunilor

In mod similar mineralelor care alcatuiesc diferite tipuri de roci, carbunii sunt constituiti din macerale deosebite intre ele prin proprietati optice, forma,geneza etc.   

In carbunii inferiori pot fi recunoscute, pe baza proprietatilor optice si a altor caracteristici, mai multe tipuri de macerale ce apartin la trei grupe.

Maceralele carbunilor inferiori difera de cele ale carbunilor superiori si alcatuiesc trei grupe: HUMINIT, EXINIT (LIPTINIT) si INERTINIT.

Grupa HUMINITULUI cuprinde subgrupele:

1- humotelinitului, cu maceralele TEXTINIT si ULMINIT ce provin din transformarea partiala sau totala a vaselor conducatoare ale plantelor (partea lemnoasa);

2- humodetrinitului alcatuita din maceralele ATRINIT si DENSINIT constituite din fragmente fine huminitice prinse intr-un gel humic si

3. - humocolinitului, cu maceralele GELIT si CORPOHUMINIT formate din geluri amorfe si tesuturi vegetale intens gelificate.

Grupa EXINITULUI (LIPTINITULUI) cuprinde macerale rezultate din partile mai rezistente ale plantelor, parti de la care isi iau si numele: spori - SPORINIT, cuticule - CUTINIT, rasini - REZINIT si suber - SUBERINIT.

Grupa INERTINITULUI contine macerale caracterizate prin reflectanta mare si inertie in procesele de ardere, in principal FUZINIT, SEMIFUZINIT, FUNGIT (pro parte SCLEROTINIT). INERTODETRINIT si MICRINIT.

Maceralele carbunilor superiori provin din maceralele carbunilor inferiori care, prin transformari in cursul procesului de carbonificare geochimica si sunt cuprinse tot in trei grupe: grupa VITRINITULUI, grupa EXINITULUI si grupa INERTINITULUI. Grupa vitrinitului cuprinde maceralele: TELINIT (VITRINIT STRUCTURAT), COLLINIT (VITRINIT NESTRUCTURAT) si VITRODETRINIT.

La grupa exinitului in carbunii superiori apar si macerale secundare: FLUORINIT, EXSUDATINIT, BITUMINIT, ALGINIT si CLOROFILINIT, primele trei sunt bogate in hidrogen.

1.3.1. Grupa HUMINITULUI

Denumirea grupei deriva din latinescul humus = sol, pamant si semnifica provenienta maceralelor huminitice din resturi vegetale prevalent celulozo-ligninice transformate prin procese de turbificare in produsi humici (acizi humici si humati) si apoi in macerale, care dupa originea lor pot fi separate in trei subgrupe.

Subgrupa HUMOTELINIT

In aceasta subgrupa sunt cuprinse macerale constituite din membrane celulare intacte, cuprinse in tesuturi sau izolate, alcatuite din substante humice si cuprind doua macerale: textinitul si ulminitul.

1. TEXTINITUL cuprinde substanta negelifiata a membranelor celulare ale unor tesuturi vegetale. Denumirea deriva din cuvantul latin textum = tesut, impletitura si face referire la structura celulara a acestui maceral. Forma si dimensiunile celulelor sunt variabile, in functie de organele vegetale si de specia botanica de provenienta, precum si de conditiile in care a avut loc carbonificarea

Culoarea: LT (lumina transmisa) - galben, galbui-bruna pana la brun rosietica

LR (lumina reflectata) - cenusie cu reflexe rosietice.

Puterea de reflexie prezinta limite largi de variabilitate si permite separarea a doua varietati:

Textinitul A, care pentru unii carbuni din Europa au Rm (0,03 - 0,25 %) si

Textinitul B, cu Rm cuprinsa intre 0,23 si 0,37 % din aceiasi carbuni.

In LT textinitul A prezinta o anizotropie mai mult sau mai putin accentuata, iar in LR in NX are o "anizotropie" in culori galbui-roscate, a carei intensitate depinde de cantitate de celuloza libera, fapt ce il face usor de recunoscut.

Textinitul provine din lemnul gimnospermelor, mai rar al angiospermelor care intra in alcatuirea radacinilor, tulpinilor si ramurilor, toate transformate in mica masura sub actiunea bacteriilor anaerobe. Structura celulara este relativ bine conservata si au putut fi recunoscute unele specii de provenienta.

Avand in vedere origineea botanica este normal ca in compozitia chimica a textinitului sa predomine celulozele si ligninele si mai putin alte substante de origina vegetala.

In decursul carbonificarii peretii ligno-celulozici se gelifica progresiv, trecand in texto-ulminit, apoi in ulminit si, incepand cu stadiul de carbune brun lucios, in telinit, maceral al carbunilor superiori. Transformarile constau in ingrosarea peretilor celulari prin gelificare si reducerea lumenului celulelor, stergerea treptata a structurii peretilor celulelor si in cresterea puterii de reflexie.

2. ULMINITUL apare frecvent in carbunii bruni lemnosi (ligniti) si reprezinta o noua treapta spre gelifierea textinitului, astfel incat el cuprinde tesuturi mai mult sau mai putin gelifiate. Denumirea provine de la cuvantul latinesc ulmus = ulm, arbore care produce ulmina, un produs lichid cu aspect de gel secretat in cazul "ranirii" scoartei acestuia. Peretii celulelor se transforma incetul cu incetul in gel, fapt ce face ca structura sa se recunoasca din ce in ce mai greu. In functie de gradul de gelifiere se disting doua tipuri de ulminit:

texto-ulminitul, cu celule partial inchise si structura peretilor (stratificare, punctuatii,spatii intercelulare etc.) usor vizibila si structura generala a tesuturilor inca usor de recunoscut si

eu-ulminitul, cu celulele avand lumenul inchis ca urmare a gelifierii peretilor si "umflarii" acestora, fapt ce face greu de recunoscut organizarea celulara a tesuturilor.

Culoarea: LT - galbuie pana la brun- roscata

LR - gri -albicioasa, cu putere de reflexie mai mare ( 0,22-0,59) decat a textinitului din acelasi esantion.

Formarea ulminitului a avut loc in timpul procesului de turbificare, intr-un mediu subacvatic si a fost favorizata de prezenta faciesurilor argiloase si calcaroase. Pe parcursul carbonificarii ulminitul se transforma in telocollinit.

In operatiunea de brichetare a carbunilor o cantitate ridicata de ulminit constituie un inconvenient deoarece acesta are comportamentul oricarui gel: prin uscare se contracta si se sfarma, iar sparturile sunt concoidale, cu margini lucioase, ceea ce face ca brichetele sa nu aglutineze si sa se fragmenteze.

Subgrupa HUMODETRINITULUI

La alcatuirea maceralelor acestei subgrupe participa fragmente de MVP humificate, de dimensiuni micronice, cuprinse intr-un gel humic fin. In functie de gradul de gelifiere se disting doua macerale: attrinitul si densinitul, macerale cu ponderea cea nmai mare in constituirea carbunilor bruni inferiori.

3. ATTRINITUL, un maceral frecvent in carbunii bruni pamantosi si lemnosi, constituie un ciment humic pentru toate celelalte macerale ale carbunilor inferiori si este alcatuit din particule fine (sub 10 microni), detritice, de origine humica, cuprinse intr-un gel humic poros, care confera maceralului un aspect spongios.

Culoarea: LT - galbuie pana la brun-rosietica,

LR - cenusie , cenusiu-negricioasa

Reflectanta scazuta, creste pe masura cresterii gradului de gelificare si al trecerii spre densinit si apoi, la limita intre carbunele brun mat si cel lucios, trece in desmocolinit. Attrinitul este izotrop, uneori in LR are o usoara "anizotropie" pe mici portiuni unde se gasesc fragmente de textinit cu continuturi in celuloza.

Datorita slabei sale rezistente mecanice, attrinitul se macina usor, in granule sferice sub 1 mm, ceea ce il face deosebit de adecvat in procesele de combustie bazate pe pulberi de carbune, asa cum sunt cele din termocentralele de la Rovinari, Turceni s.a

4. DENSINITUL, frecvent in carbunii bruni mati, constituie masa de baza humoasa, fin detritica ( sub 10 microni) a carbunelui brun lemnos (apare si in carbunele mat), masa devenita prin gelifiere mai densa decat a attrinitului, de aici si numele care deriva din latinescul densus = dens. Cu toate acestea, la microscop, aspectul general este tot neomogen, in masa densinitica fiind cuprinse diverse alte macerale: benzi de gelinit, fragmente de textinit, macerale liptinitice si inertinitice.

Culoare: LT - rosu deschis,

LR - gri deschis

Puterea de reflexie (Rm = 0,21 - 0,53 %) este mai mare decat a attrinitului din care provine prin cresterea gradului de gelificare si carbonificare. Prin cresterea rangului densinitul se transforma in desmocollinit.

Datorita unui coeficient de macinabilitate ridicat, densinitul este un maceral favorabil in procesele de combustie in pulberi din termocentrale.

Subgrupa HUMOCOLINIT

Aceasta subgrupa cuprinde gelurile humice amorfe provenite din taninuri sau din gelificarea completa a tesuturilor si resturilor vegetale.

5. GELINITUL, dupa cum ii spune si numele derivat din latinescul gelus = gel, este constituit dintr-un gel humic amorf, ceea ce ii permite sa umple, uneori, spatiile goale, dar sa si formeze lentile inguste, omogene, caracterizate prin sparturi transversale rezultate prin desecarea gelului. Fragmentele mai mici de 10 microni sunt trecute la subgrupa humodetrinitului.

In functie de aspect (textura) se disting doua tipuri de gelinit:

porigelinitul cu aspect poros uniform si

levigelinitul care este omogen si uneori cu structura fluida.

Culoarea: LT - galben pana la brun-roscata

LR - cenusiu deschisa.

Puterea de reflexie a gelinitului este cuprinsa intre 0,23 - 0,53 %; in NX este izotrop.

Chimic, gelinitul reprezinta produse humice coloidale ce provin din acizii humici si humati. Prin cresterea gradului de carbonificare, in carbunele brun mat si carbunele brun lucios gelinitul se transforma in collinit (gelocollinit). Datorita faptului ca prin uscare gelinitul devine sfaramicios, iar suprafetele de sfaramare sunt concoidale si lucioase, acest maceral este nedorit la brichetarea carbunilor.

6. CORPOHUMINITUL, dupa cum sugereaza si numele, derivat din cuvintele latine corpus = corp si humus = humic, este un maceral rezultat din secretiile celulare ce au forma corpului variabila (sferica, eliptica, tubulara etc.), in functie de forma spatiilor pe care le umple. Suprafata acestor corpuri poate fi neteda, poroasa sau cavernoasa, iar .dimensiunile lor sunt cuprinse intre 20 si 170 microni.

Corpohuminitul este de doua tipuri: flobafinit, cand este format din extrase celulare primare ( taninuri ) si pseudoflobafinit constituit din umpluturi celulare secundare rezultate din solutii coloidale humice (geluri humice).

Culoarea: LT - rosu inchis spre brun si chiar opaca.

LR - gri deschis, gri albicios

Puterea de reflexie este analoaga sau superioara humodetrinitului din acelasi esantion. Determinarile de pana acum, dupa Lexique (1971) arata valori ale Rm cuprinse intre 0,18 si 0,70 %, valorile oeste 0,5 % fac trecerea spre gelocollinit.

Corpohuminitul este frecvent in turbe si carbuni bruni, unde apare mai ales ca umpluturi celulare ale scoartei gimnospermelor si angiospermelor

1.3.2. Grupa LIPTINITULUI (EXINITULUI)

In aceasta grupa sunt cuprinse maceralele provenite din partile fine si foarte rezistente ale plantelor, asa cum sunt sporii, polenul, cuticulele, suberul scoartelor, rasinile s.a. Maceralele acestei grupe se regasesc si in carbunii superiori, pana la diferite stadii de carbonificare si au comun faptul ca prezinta fluorescenta si un continut mai mare in hidrogen comparativ cu maceralele huminitice.

CUTINITUL este maceralul rezultat din cuticula ce acopera epiderma superioara a frunzei, mai apre si pe ramurile si tulpinile tinere si pe unele fructe conferindu-le un aspect ceros. Substanta chimica care contribuie la alcatuirea cuticulei este cutina si are rol de protectie fata de actiunea agentilor externi. Denumirea maceralului deriva din cuvantul latin cutis = piele si sugereaza caracterul de invelis protector asa cum il are si pielea.

Morfologia cutinitului prezinta aspecte diferite in functie de pozitia planului slifului in raport cu stratificatia cuticulelor astfel, apare rubanata simpla sau dantelata, iar cuticulele solitare apar ca fire cu traseu ondulat sau dentat, adica prevazut pe o parte cu dintisori corespunzatori peretilor dintre celule.

Culoarea: LT - galben - galben auriu

LR - variabila in functie de rangul carbunilor poate fi gri intunecat,

galbuie.

FL (fluorescenta in UV) - galben verde, uneori albastruie la ligniti si portocalie la carbuni bruni lemnosi; fluorescenta diminuaza cu cresterea rangului.

Cutinitul, putin frecvent in carbunii humici, apare in lignitii proveniti din conifere si este foarte fecvent in carbunii liptici, mai ales in blatterkohle, papierkohle si nadelkohle.

In carbunii tineri poate fi efectuata o analiza cuticulara care sa ofere interesante informatii privind asociatiile vegetale carbogeneratoare si conditiile de mediu din diferite faciesuri carbunoase.

SPORINITUL, dupa cum sugereaza numele, derivat din latinescul spora = samanta, reprezinta maceralul provenit din invelisul sporilor (elemente de reproducere ale plantelor criptogame vasculare). Acest invelis al sporilor numit si exina (de unde si cel de al doilea nume al grupei de macerale) este foarte rezistent la actiunea agentilor externi si se gaseste si ca invelis al grauncioarelor de polen ale fanerogamelor (unele gimnosperme si toate angiospermele).

In functie de modul in care a fost taiat carbunele analizat (in plan transversal sau orizontal in raport cu stratificatia) sporinitul poate prezenta diferite forme: ovala sau citculara, in sectiune orizontala si in forma mai mult sau mai putin lenticulara in sectiune perpendiculara, deoarece in urma turtirii produse de tasare cavitatea centrala apare doar ca o linie subtire, uneori bifurcata, cu aspectul literei Y culcat. In unele cazuri suprafata exinei prezinta sinuozitati determinate de ornamentatia acesteia. Dupa grosimea peretilor sporilor se disting: tenuispori, cu pereti subtiri si crassispori, cu pereti grosi,

Dimensiunile prezinta foarte largi limite de variabilitate, intre 10 si 2000 microni, datorita faptului ca sporii pot fi de doua feluri (heterospori): unii de talie mica, microspori (spori masculi) si spori de talie mare macrospori (spori femeli).

Culoarea: LT - galben luminoasa pana la alba, uneori portocaliu-galbuie

LR - gri deschis

FL - variabila in functie de materialul originar poate fi alb-bleu, alb-

galbuie, galbena sau portocalie.

Desi inca insuficient cunoscuta, puterea de reflectanta a sporinitului poate prezenta, in mod exceptional, inca din faza biochimica a carbonificarii, valori ridicate comparabile cu ale vitrinitului si inertinitului. In timpul carbonificarii reflectanta creste ajungand sa nu se mai diferentieze de vitrinit in huilele cu mai putin de 20 % V^mc.

Sporinitul este constituit din sporine bogate in hidrogen ( 6-7 %) si, uneori, in sulf care, de exemplu, ajunge la 12,5 % in lignitul eocen de la Giseltal.

Pentru carbunii paleozoici sporinitul provine mai ales de la pteridofite si gimnosperme, iar pentru cei mezozoici si tertiari din polenul angiospermelor. Sporii briofitelor participa in masura foarte mica la constituirea sporinitelor. Dupa Lexique (1971) continutul in sporinit al carbunilor este variabil, dar aproape intodeauna sub 10 %; cele mai ridicate valori procentuale, de 35 %, au fost gasite in lignitii carboniferi din Bazinul Moscovei.

Sporii pot fi utilizati in datarea si corelarea stratelor de carbune, precum si ca pretiosi indicatori ai diferitelor faciesuri carbunoase.

REZINITUL, dupa cum ii arata si numele, care deriva din latinescul resina= rasina, este maceralul provenit din rasina arborilor din trecut.

Rezinitul se prezinta sub forma unor corpuri rasinoase ca umpluturi celulare sau pote sa apara ca granule izolate. Corpurile rasinoase pot fi rotunjite, ovale sau in forma de bastonase, cu relief pozitiv si dimensiuni similare celulelor pe care le umplu.

Culoarea : LT - galben albicioasa, galben de lamaie pana la galben rosietic

LR - gri inchis pana la negru, adesea cu o zona externa mai deschisa

si reflexii interne de culoare galbena, portocaliue si chiar rosie.

LF - bleu la bleu-verde, galben sau portocaliu pana la brun, dispare in

huilele cu flacara lunga.

Reflectanta in aer poate sa ajunga la 5,1 %. De retinut ca prin oxidarea rasinii in timpul turbificarii si chiar inaintea acesteia (pe arborele din care provine) reflectanta rezinitului scade , fiind similara cu a huminitului din acelasi esantion, caz in care granulele aflate ian aceasta situatie nu sunt inregistrate ca rezinit. Majoritatea rezinitelor sunt izotrope, dar unele prezinta in LT anizotropie.

Compozitia chimica a rezinitului cuprinde: C (77,0 - 85,0 %), H (8,2 -11,0 %) si O (2,7-13,0 %). Remarcam ca materiile volatile V^mc sunt cuprinse intre 70 si 100 %. Evident, datorita continutului ridicat in C, H.si materii volatile si scazut in cenusa, rezinitul are o putere calorifica mare (e.g. 9.300 Kcal./kg.) si totoidata prezinta o inflamabilitate ridicata.

Rezinitul provine din rasini reprezentand produse de excretie ale plantelor (scoarta, lemn, frunze etc.) si apar ca umpluturi ale celulelor parenchimatoase sau medulare.

Daca in primele stadii ale carbonificarii modificarile rezinitului sunt nesemnificative, ulterior reflectanta creste pana la stadiul huilelor de gaz, dincolo de care are aceiasi reflectanta cu a vitrinitului.

Datorita rezistentei mari la degradare granulele de rasina se pot acumula rezidual si au dat nastere la unii liptobioliti.

SUBERINITUL, maceral prezent mai ales in carbunii tertiari si in mai mica masura in unii dintre carbunii mezozoici, provine din scoarta copacilor, din stratul de pluta ale carui celule au in peretii lor si multa suberina.

Morfologic suberinitul apare ca benzi inguste de 50-100 microni, cu celule dreptunghiulare, asezate ca intr-un zid de caramida, dar cu caramizile puse una sub alta si nu altern cum se face in constructii.

Culoarea: LT - galben+brun, rosu

LR - gri deschis

Reflectanta incepe cu 0,08 % si ajunge la peste 0,6 % in stadiul de huila flambanta, dincolo de care are aceleasi valori cu vitrinitul.

Din cauza intercalatiilor de ceara, suberina este optic anisotropa si are o rezistenta la degradare mai mica decat a cutinitei.

1.3.3. Grupa Inertinitului

Maceralele grupei inertinitului sunt prezente in toti carbunii si in turba (v.Cohen, 1984) si au proprietati aproape identice datorita faptului ca, apropae toate, nu prezinta nici o evolutie in timpul carbonificarii. Denumirea provine din termenii latinesti inertis = inert si detritus = uzat, macinat. Maceralele inertinitice se caracterizeaza din primele stadii ale carbonificarii (inclusiv in cel de turba) si pana in cel de antracit, printr-o reflectanta rdicata, relief puternic si culoare gri deschis, alb-galbui, alb si inertie in procesele de combustie, de unde si numele grupei.

FUZINITUL reprezinta maceralul inert din punct de vedere al carbonificarii si implicit al combustiei care se caracterizeaza printr-o structura celulara, de cele mai multe ori bine pastrata, dar si puternic deformata astfel incat peretii celulari par a fi niste fuse, de unde si numele de fuzinit ( in lb.latina fusus = fus). Se deosebeste de textinit, care are si el structura celulara prin reflectanta mult mai ridicata si relieful puternic. In LR textinitul este gri -gri inchis, in timp ce fuzinitul este alb-galbui sau alb.

Culoarea: LT - opac

LR - alb-galbuie, alba

Relieful este puternic pozitiv si reflectanta mare, ajungand in aer pana la 16 %. Este izotrop si nu are fluorescenta.

In functie de absenta sau prezenta materialului de umplutura in cavitatile celulelor se disting doua tipuri de fuzinit:

- Fuzinitul moale, friabil cu cavitati celulare goale si

- Fuzinit dur, care are cavitatile celulare umplute cu substante mineralse (carbonati, sulfuri, cuart,kaolinit si alte minerale argiloase).

Fuzinitul moale se macina usor, transformandu-se in pulbere, in timp ce fuzinitul dur se macina mult mai greu.

Printre alte caracteristici ale fizinitului amintim: nu arde si nu intretine arderea, motiv pentru care nu se inflameaza spontan; nu cocsifica, nu se preteaza la hidrogenare si brichetare.

Dupa modul de formare Teichmuller (1950) distinge doua tipuri:

1. Pirofuzinit, cu structura celulara si spatiile intracelulare adeseori pastrate sau distruse prin presiune si avand o structura "in stea" datorita aspectului fragmentelor de pereti pastrate la locul de alipire a mai multor celule. Acest maceral provine din incendiile naturale (oxidare violenta) din turbarii, asa cum au fost semnalate si de Cohen (198 ) in mlastina Okee F . In lignitii plioceni din Oltenia fuzinitul ajunge la 1-2 % si este evidenta provenienta lui din incendii naturale, adica reprezentand taciuni de la arderea incompleta produsa de incendii naturale, uneori, cu o extindere spectaculoasa. Ca situatia se prezinta astfel o dovedesc taciunii gasiti intacti in intercalatiile argiloase dintre bancurile stratelor de carbuni, asa cum sunt cele din cariera Tismana I, la nivelul stratrului VI de carbune.

2. Degradofuzinitul produs prin oxidare lenta in turbarii emerse, apare destul de rar in carbuni , sub 1 % ca plaje intinse.

In zacamant fuzinitul este prezent, aproape fara nici o exceptie, dar in cantitati mici, formand acumulari stratiforme, discontinui si cu grosimi subcentimetrice, rar centimetrice si pe extinderi reduse, cu aspect lentiliform. In carbunii plioceni din Oltenia apare, rar, in lentile cu grosimi de maximum 1-2 cm grosime, in cuiburi de cativa centimetri sau formeaza nivele milimetrice discontinui.

Datorita friabilitatii accentuate, fuzinitul moale se concentreaza in fractiile granulometrice mai fine, in timp ce fuzinitul dur apare in mixte sau in steril.

SEMIFUZINITUL reprezinta un maceral de trecere intre fuzinit si textinit si este alcatuit din tesuturi vegetale lignino-celulozice cu structura vegetali mai putin vizibila decat a fuuzinizului si reflectanta mai scazuta.

Culoarea: LT - brun- neagra

LR - gri - albicioasa.

Semifuzinitul se aseamana in mare masura cu fuzinitul, deosebirea principala constand in faptul ca primul nu este tocmai inert in procese de carbonificare, continutul lui in carbon si reflectanta crescand odata cu rangul.

SCLEROTINITUL este maceralul inertinitic provenit din sclerotii ciupercilor (forme de rezistenta a fungilor in conditii neprielnice, in principal in conditii de ariditate) sau din alte parti ale acestora cum sunt talurile tubulare sau impletiturilor de taluri, asa numitele pletenchimuri. Denumirea maceralului deriva din lb.greaca, scleros = dur, rigid, rezistent.

Sclerotii sunt rotunzi sau ovali, prezinta una (monocavati) sau mai multe cavitati (pluricavati) si au dimensiuni cuprinse intre 10-20 microni, dar pot ajunge si la 300 microni.

Culoarea: LT - brun roscata pana la opaca

LR - cenusie- albicioasa, uneori chiar alba.

Reflectanta cuprinsa intre 0,4 si 1,1 % face ca dincolo de huilele de gaz sclerotii sa se distinga greu din masa collinitului (vitrinit nestructurat).

Sclerotinitul este prezent in toti carbunii, dar proprietatile lui se modifica foarte putin cu cresterea gradului de carbonificare. Gasindu-se in cantitati reduse in diversi carbuni, sclerotinitul nu influenteaza proprietatile tehnologice ale acestora.

Identificarea sclerotilor in carbuni este folositoare la stabilirea varstei, existand specii indicatoare de varsta, de exemplu Sclerotites liasinum (Mateescu,1932). In carbunii bruni mai apar;I al'ii dintre care cit[m pe S. cavato-globosus si S.brandenianus. De asemenea, prezenta sclerotinitului in carbuni permite corelarea stratelor de carbuni si reconstituirea conditiilor climatice in care s-a acumulat materialul vegetal parental al carbunilor.

MICRINITUL este un maceral alcatuit din granule rotunde, fine, in jur de 1 micron si format la limita intre carbunii bruni si huile, unde apare fin dispersat in collinit, durit si trimacerit.

Culoarea: LT - cenusie-neagra (opac)

LR - gri deschis pana la alb.

MACRINITUL este un maceral rar, alcatuit din granule mai mari de 10 microni, fara structura celulara si care constituie un fel de ciment al maceralelor inertinitice.

Culoarea: LT - brun deschis la negru (opac).

LR - gri deschis- alb.

INERTODETRINITUL rezulta din sfaramarea in fragmente mici , cu dimensiuni cuprinse intre 2 si 30 microni, a maceralelor inertinitice: fuzinit, semifuzinit, sclerotinit si macrinit. Aceste fragmente au diverse forme, in mod frecvent angulare, datorita provenientei lor din sfaramaturi. Denumirea maceralului deriva din lb.latina inertis = inert si detritus = fragmente, sfaramatura. Asadar toate particulele cu reflectanta superioara vitrinitului dintr-un slif, care nu pot fi incadrate in celelalte macerale inertinitice alcatuiesc inertodetrinitul.

Culoarea: LT - de cele mai multe ori opac, dar si rosu inchis spre brun in sectiunile foarte fine

LR - gri deschis la alb

Reflectanta este, in mod obisnuit, mai mare de 0,5 % si mai mare decat a vitrinitului din aceiasi sectiune, care, dupa cum am vazut poate ajunge la 16 %. Relieful este puternic pozitiv si intodeauna mai ridicat decat cel al maceralelor huminitice. In mod similar maceralelor inertinitice din care provine, inertinitul are o densitate cuprinsa intre 1,4 si 1,55 g/cm³.

Chimic inertodetrinitul este constituit din mai mult C si mai putin H si V decat maceralele huminitice.

Inertodetrinitul provine din diverse parti ale plantelor transformate prin procese ce au avut loc ininaintea si in timpul turbificari, asa cum sunt incendiile de padure, ale turbelor sau descompunerea prin ciuperci si oxidrae puternica.

Dupa Lexique (1971) inertodetrinitul este mai frecvent in huilele carbonifere ale Gondwanei si in cele din bazinele permo-carbonifere ale CSI si rar in carbunii tertiari din Europa si Australia.

Prezenta inertodetrinitului in huiulele cocsificabile le scade puterea si capacitatea de aglutinare, acesta nefiind cocsificabil.

1.3.4. Maceralele carbunilor superiori

Pe masura cresterii gradului de carbonificare se reduce in mod vizibil numarul de macerale, astfel incat la nivelul antracitului cel mai frecvent intalnim un singur maceral vizibil: vitrinitul, mai rar apare uzinitul si extrem de rar unele macerale liptinitice.

Grupa vitrinitului

Denumirea vitrinitului deriva din cuvantul latin vitrum = sticla, maceralele avand aspect sticlos. In cursul carbonificarii cele doua macerale vitrinitice (telinitul = vitrinit structurat si collinitul = vitrinit nestructurat) prezinta modificari evidente cu cresterea rangului. Astfel telinitul apare numai in stadiile cu rang scazut ale carbunilor superiori, carbuni bruni mati, carbunii bruni luciosi si primele doua stadii ale huilelor, ulterior acesta devine telocollinit si practic in huile sarace in volatile si antraciti nu se mai gaseste decat un singur maceral collinitul (vitrinit nestructurat) a carei reflectanta creste progresiv cu rangul.

In general, cele doua macerale vitrinitice se caracterizeaza prin fisurarea angulara sau concoidala datorita gelurilor din care sunt formate, densitatea creste cu rangul de la 1,3 la 1,8 gr/cm, porozitatea scade cu rangul, iar reflectanta, mai mica la inceput de 0,5% la carbunii bruni luciosi, creste cu rangul. Concomitent, in NX se constata o orientare a lamelelor aromatice pe masura cresterii rangului.

TELINITUL (= vitrinit structurat) este un maceral ce alcatuieste o parte din carbunii bruni luciosi, dar apare si in huilele mai slab carbonificate. Denumirea sa deriva din lb.latina telo = tesut si se refera la originea sa din mambranele celulare ale tesuturilor. Asadar telinitul are structura celulara, care desi deformata este destul de bine pastrata, cu lumenele celulelor goale sau umplute cu rezinit ori substanta minerala. Dupa un tratament chimic (cu KMnO₄ in solutie sulfurica) structura devine mai clara si se pot distinge doua tipuri de telinit (1 si 2) cu mai multe varietati: cordaitotelinit, lepidophytotelinit, sigillariotelinit etc.

Culoarea: LT - rosie

LR - gri inchis pana la alb alb, pe masura cresterii rangului.

Reflectanta este apropiata sau mai ridicata decat a collinitului care umple lumenele celulelor din aceiasi proba. Prin cresterea gradului de carbonificare telinitul trece in telocollinit (vitrinit nestructurat).

Tabelul nr. 5 Maceralele carbunilor superiori (dupa Lexique, 1971)

COLLINITUL, cel mai raspandit maceral in huilele puternic carbonificate si in antraciti, este un vitrinit nestructurat, cu aspect foarte apropiat cleiului de oase, de unde si denumirea sa derivata din grecescul kolla = clei. Prin urmare collinitul este gel solidificat si reprezinta un ciment amorf, care la microscop apare nestructurat si omogen, uneori prezentand crapaturi caracteristice de uscare.

Culoare: LT - in functie de rang poate fi rosie, bruna si chiar neagra (opac)

LR - gri deschis devine din ce in ce mai alb cu cresterea rangului

Reflectanta sa, mai mare de 0,5 %, creste, firesc, odata cu cresterea gradului de carbonificare, la Rm 5% avand aceiasi reflectanta ca si inertinitul, pe care apoi il depaseste, colinitul ajungand la valori ale reflectantei mai mari decat ale oricarui alt maceral; in aer aceasta poate sa atinga 17 %.

In LR, incepand cu Rm 1% se constata o usoara anizotropie, care se accentuaza pe masura trecerii la antracit si de aici spre grafit. Diferenta dintre Rmax si Rmin creste cu rangul si poate sa atinga 5-6 % la antracit, unde si anizotropia este maxima. Fluorescenta collinitului este nula.

Morfologic se disting patru tipuri de macerale:

1.Telocollinitul (vitrinit A) cu aspect omogen si Rm mai mare decat a celorlalte trei tipuri de macerale, acesta fiind ultimul stadiu de gelificare a tesuturilor vegetale nedesagregate, motiv pentru care el este similar eu-ulminitului. Prin atac oxidant arata o structura celulara cu lumenele ovale ori inchise liniar.

2.Gelocollinitul ( = collinit autentic sau eu-collinit) reprezinta un gel coloidal pur, ceea ce determina aspectul sau omogen si compact si posibilitatea sa inglobeze alte macerale ori sa apara pe fisuri si ca umplturi in goluri diverse. Gelocollinitul prezinta crapaturi de contractie caracteristice similare gelinitului din ligniti. Rm este mai mare decat a desmocollinitului.

3. Desmocollinitul (vitrinit B), reprezinta masa fundamentala a carbunilor bruni mati si luciosi si corespunde densinitului din carbunii inferiori, care are o oarecare hetrogenitate, de unde si Rm mai mica acestui tip de maceral in carbunii cu rang scazut (carbune brun mat, carbune brun lucios). Prin atac chimic oxidant apar microfragmente de vitordetrinit, ceea ce dovedeste originea din densinit - attrinit

4. Corpocollinitul are forme distincte (ovale, rotunde, rectangulare etc.) omogene, masive ca incluziuni celulare cu dimensiuni cuprinse intre 50 si 100 microni (tip 1) si corpuri izolate, ovale, de talie mult mai mare (tip 2). Uneori, dupa atac chimic oxidant corpocolinitelle par vacuolare.

VITRODETRINITUL este un maceral rezultat din fragmente de diverse forme si dimensiuni sub 10 micronio provenite din dezagregarea puternica atelinitului si colinitului. Compozitia chimica si proprietatile sale optice depind de originea si frecventa particulelor din care este format.

Grupa Exinitului

Dupa cum am vazut la carbunii inferior maceralele exinitice (liptinitice) cutinit, sporinit, rezinit si suberinit se gasesc atat in carbunii inferiori, cat si in cei superiori, dar exista si macerale liptinitice caracteristice numai carbunilor superiori, in acesata categorie intra macerale primare cum sunt alginitul si chlorophyllinitul, precum si maceralele secundare: bituminitul, exsudatinitul si fluorinitul.

ALGINITUL, maceral provenit din resturi de alge, este absent in carbunii humici, dar prezent in liptiniti (boghead).

Culoarea: LT - galbena ori alba

LR - gri inchis la neagra

LF - puternica in verde-galben-bruna.

Se poate afirma ca alginitul este maceralul cu cea mai mica reflectansa, dar cu fluorescenta cea mai puternica.

Copozitia chimica se remarca prin continutul ridicat in hidrogen, acest maceral fiind constituit din grasimi si substante proteice.

CHLOROPHILLINITUL este un maceral format din organitele vegetale numite chloroplaste, esentiale in procesul fotosintezei. Ca maceral apare sub forma unor particule rotunde cu diametre cuprinse intre 1 si 5 microni.

Culoarea: LT - verde deschis

LR - cenusie

LF - rosie.

Cercetarile efectuate pana in prezent au dus la presupunerea ca fosilizarea s-a facut numai in prezenta bacteriilor anaerobe si intr-un climat relativ rece.

EXUDATINITUL reprezinta un maceral liptic secundar, fiind gasit numai in carbunii bruni luciosi, huilele flambante si cele de gaz, adica in stadiile corespunzatoare "ferestrei de petrol". Apare ca umpluturi pe fisuri sau intre planele de stratificatie si numai ocazional in lumenul celulelor goale.

La nivelul huilelor de cocs exudatinitul are reflectanta mai mare decat a vitrinitului ??. Fluorescenta scade cu cresterea rangului.

BITUMINITUL se aseamana cu exudatinitul, dar apare ca slire in culcusul unor strate de carbuni, este mai frecvent in carbunii sapropelici si in cei liptici. Ajunge numai pana la huilele de gaz si este un produs de descompunere al algelor si plasnctonului animal. Are fluorescenta slaba in ultraviolete.

FLUORINITUL dupa Teichmuller acesta este un maceral liptinitic format din uleiurile plantelor

Culoarea: LR - negru cu reflexe interne, motiv pentru care adesea se confunda cu mineralele argiloase.

Tabelul 6 - Corelarea maceralelor carbunilor inferiori cu cele ale carbunilor superiori

1. 4. Microlitotipii

Dupa Seyler (1954) microlitotipii reprezinta asociatii de macerale. Denumirea unei astfel de unitati petrografice, cu grosime mai mica de 50 microni, deriva din cuvintele grecesti: mikro= mic, lithos = roca, piatra si typos = caracter, tip.

Microlitotipii carbunilor inferiori

In conformitate cu recomnadarile ICCP s-a stabilit ca, in functie de numarul de grupe macerale care participa la alcatuirea lor, micolitotipii pot fi: mono -, bi - si trimacerali.

Microlitotipii monomacerali sunt formati din aproximativ 90 % maceralele unei sngure grupe. Denumirea microlitotipilor isi are radacina in numele grupei de macerale + sufixul "it". Astfel, distingem urmatorii microlitotipi monomacerali: humit, liptit si inertit.

Microlitotipii bimacerali cuprind in proportie de 60-90 % maceralele unei singure grupe, la care se adauga 10-40 % si maceralelele altei grupe.

Microlitotipii trimacerali sunt alcatuiti din 60-90 % maceralele unei grupe, 10-40 % maceralele celei de a doua grupe si mai putin de 10 % accesorii. Pentru litotipii trimacerali au fost propuse urmatoarele denumiri:

-liptohumit (60-90 % humit,10-40 % liptit si mai putin de 10 % accesorii);

-inertohumit (60- 0 % humit, 10-40 % inertit si mai putin de 10 % accesorii

-humoliptit (60-90 % liptinit, 10-40 % huminit si mai putin de 10 % accesorii.

O clasificare interesanta a microlitotipilor carbunilor inferiori a propus Siskov & Walceva (1982).

Microlitotipii carbunilor superiori

In mod similar carbunilor inferiori, litotipii carbunilor superiori pot avea in compozitia lor una sau mai multe grupe macerale (microlitotipi), adica sunt microlitotipi mono -, bi - si trimacerali. In tabelul 7 este prezentata compozitia in grupe de macerale a microlitotipilor carbunilor superiori.

Tabelul 7 - Microlitotipii carbunilor superiori (dupa Lexique,1965)

*) denumiri inca neomologate

Microlitotipii monomacerali cuprind grupele vitrit, liptit si inertit.

VITRITUL, cel mai important microlitotip al huilelor, s-a format din partea lemnoasa ( trunchiuri, ramuri si radacini) a arborilor si arbustilor din MCG. In huile vitritul apre sub forma de benzi cu grosimi de 1-10 mm si este alcatuit din 95 % vitrinit (telinit + collinit= si 5 % exinit sau inertinit; de asemenea cuprinde numeroase incluziuni minerale (pirita, argile etc.) Incepand cu huila de gaz se recunoaste numai vitritul alcatuit din collinit, care reprezinta 40 -50 % din compozitia huilelor carbonifere si jurasice.

In huilele flambante, mai putin carbonificate se recunosc varietati de vitrit in functie de originea materialului vegetal parental (lepidofite, articulate, ferigi si cordaitale).

Vitritul, microlitotipul cel mai omogen al huilelor, este singurul cu proprietati ce se schimba progresiv cu cresterea gradului de carbonificare.

LIPTITUL reprezinta o grupa de microlitotipi rar intalnita in carbunii superiori si cuprinde urmatorii microlitotipi: Sporit, rezit, algit (numai in carbunii sapropelici) si liptodetrit. In huile sunt mai frecvent intalnite sporitul si cutitul.

INERTITUL grupeaza microlitotipii constituiti din macerale inertinitice (fuzit, semifuzit, macrit, scleroit si inertodetrit) primul fiind mai important in alcatuirea huilelor, care contin cantitati mici, sub 10 %. Fata de acesta semifuzitul este mai frecvent si cuprinde impuritati minerale.

Microlitotipii bimacerali sunt alcatuiti din maceralele a doua grupe si la randul lor formeaza grupe de microlitotipi: clarit, vitrinertit si durit

CLARITUL, mai frecvent in carbunii bruni mati si luciosi si mai rar in huile, cuprinde toti microlitotipii in care vitrinitul se asociaza intim ( in proportie de 95 %) cu cate un maceral exinitic (cel putin 5 %). In acest fel, dupa maceralul exinitic predominant se recunosc microlitotipii : sporo-clarit, cuticulo-clarit, rezino-clarit si algo-clarit.

VITRINERTITUL cuprinde o asociatie de macerale vitrinitice si inertinitice, in proportie de peste 95 % si apare in huilele cu grad de carbonificare avansat, unde maceralele exinitice si vitrinitul au aproape aceiasi reflectanta.

In mod frecvent vitrinertitul cuprinde asociatii intre collinit si micrinit sau telinit si micrinit.

DURITUL reprezinta grupa de microlitotipi ce apare in carbunii cu grad scazut de carbonificare si cuprinde cel putin 95 % macerale exinitice ( sporinit, liptodetrinit, cutinit si rezinit) si inertinitice ( semifuzinit, fuzinit si inertodetrinit). In functie de grupa de macerale care predomina in alcatuirea sa distingem durit E, bogat in exinit; durit I, bogat in inertinit. De asemenea, cand sporitul este microlitotipul dominant distingem: durit cu crassispori si durit cu tenuispori.

Microlitotipii trimacerali contin toate cele trei grupe de macerale in proportie de cel putin 5 %. Dupa Mackowsky (1964), microlitotipii trimacerali ocupa o pozitie intermediara intre clarit si durit si se disting:

- Duroclarit (vitrinitul mai abundent decat exinitul si inertinitul),

- Claroduritul (inertinitul mai abundent decat exinitul si vitrinitul) si

Vitrinertoliptit (liptinitul predomina).

1.5 Constituientii minerali

In afara constituientilor organici, carbunii mai contin si constituienti minerali, care pot fi singenetici si epigenetici, mai importanti pentru studiile genetice si cercetarile tehnologice sunt constituientii minerali singenetici. Unele minerale au luat nastere din alterarea la temperaturi mari si presiuni ridicate a mineralelolr singenetice. Mineralele singenetice sunt mai abundente decat cele epigenetice (tabelul 8 )

Cele mai frecvente si mai importante sunt mineralele argiloase (caolinit, illit, sericit, montmorillonit) care pot fi puse in evidenta prin analize in RX. Culoarea lor in lumina reflectata este bruna si apar mai ales in structurile celulare de huminit si inertinit. Prezenta lor poate da informatii referitoare la gradul de carbonificare (metamorfismul carbunilor).

Sulfurile sunt reprezentate mai ales prin concretiuni, frecvent de forma moruloida, de pirita, calcopirita, marcasita si melnicovit, toate aparand fie in macerale, fie pe fisuri.

Un alt grup important de minerale sin- si epigenetice este cel al carbonatilor reprezentati prin concretiuni de siderit, ankerit, dolomit si calcit.

Datorita conditiilor anaerobe ale mediului de acumulare al MVPC, oxizii si hidroxizii de fier sunt rari in carbuni: singenetic apare doar hematitul, dar epigenetic, pe fisurile carbunilor sunt frecventi limonitul si goethitul.

Datorita aportului de epiclaste aduse in MCG de curetii de aer si apa sub forma de substanta minerala tertiara, in attrinit, densinit si collinit apar granule de dimensiuni variabile de :cuart, magnetit, rutil, feldspati si muscovit.

Tabelul nr.8 - Minerale identificate in carbuni (dupa Mackowsky,1968)

Fosfatii, reprezentati prin apatit si fosforit, apar mai rar in carbuni si prezenta lor produce inconveniente in utilizarea carbunilor in metalurgie, fosforul in cantitati foarte mici duce la deprecierea otelurilor.

Prezenta in cantitati demne de luat in consideratie a mineralelor singenetice si epigenetice poate sa determine formarea carbomineritelor, care sunt asociatii intre carbuni si minerale (vezi tab. 8 ).

Carbomineritele sunt reprezentate prin:

Carbargilit, un microlitotip alcatuit din carbune + 20-60 % minerale argloase, muscovit si cuart. Continuturile de pana la 20 % de minerale argiloase din carbuni sunt considerate impuritati. Limita intre carbargilit si sist argilos a fost fixata la un continut mai mare de 60 % de argila.

Tabelul 9 ..Asociatii intre carbuni si minerale (dupa Mackowski, 1968)

Carbopyritul este o asociati intre carbune si pirita, in proportie de 5- 20 % si apare mai des in carbunii superiori, influenteaza negativ procesele tehnologice in care sunt utilizati carbunii si da indicatii asupra mediului in care a avut loc acumularea materialului vegetal parental. De mentionat ca sulful din pyrita este combustibil, prin ardere pyritei rezulta SO₂ ce se ridica odata cu fumul in atmosfera, unde in prezenta unui catalizator si a umiditatii da nastere la SO₃ si conduce la formarea ploilor acide cu efecte grave asupra plantelor, animalelor, oamenilor si constructiilor.

Carbankeritul , prezent in apropae toti cirbunii, este alcatuit dintr-un carbune care contine 20-60 % calcit, siderit, dolomit si ankerit. Acest microlitotip rse recunaaste repede dupa culoarea sa alb laptoasa in LR.

Carbosilicitul este un carbominerit cu un continut de 20-60 % cuart isub forma de granule de dimensiuni mai mici de 30 microni. Uneor, la alcatuirea acestui microlitotip pot sa mai participe 5 % pirita si 20 % minerale argiloase.

Carbopolimineritul reprezinta o asociatioe intima intr un carbune si mai multe minerale ale caror dimensiuni nu depasesc 30 microni.

3. Notiuni de analiza petrografica cantitativa si determinarea reflectantei

Simpla identificare a maceralelor si microlitotipilor dintr-un carbune nu este suficienta pentru studiile petrologice cu caracter teoretic (geneza maceralelor, ocurente, distributie spatiala etc.) si cu atat mai mullt in cercetarea pertografica aplicata, mai ales in petrografia produselor carbonice, in special a cocsului, pentru toate acestea se impune o analiza cantitativa. De asemenea, este necesara masurarea exacta a reflectantei medii a vitrinitului.

3.1 Analiza cantitativa a maceralelor

Pentru efectuarea analizelor calitative este necesara utilizarea urmatoarei aparaturi:

Microscop binocular calcografic cu obiective de 25-50 x, pentru imersie in ulei si oculare de 8-10 x , alcatuire ce permite mariri de 250 - 500 x

Micrometru gradat pentru unul dintre oculare

Ocular cu fire reticulare si daca este posibil cel orizontal sa fie gradat

Dispozitiv care sa permita deplasarea slifului pe orizontala cu pasi de o,5 mm

si totodata sa numere punctele de observatie

Un program pe computer pentru inregistrarea numaratorilor si construirea de

diferite diagrame si grafice necesare interpretarii rezultatelor.

In al doilea rand este nesesara pregatirea slifurilor pentru analiza. Probele pot proveni din bucati de carbune, caz in care suprafata slifului va fi perpendiculara pe stratificatia carbunilor sau va fi constituita din particule de carbune macinat sub 1 mm.

Avand in vedere ca un punct de observatie se obtine prin deplasarea cu o,5 mm (pe orizontala sau pe verticala), pentru a asigura un numar suficient de puncte de observatie (1500-1600) pe un slif, este necesar ca suprafata slifului sa fie de aparoximativ 4 cm 2 (adica de 2/2 cm). Pentru buna desfasurare a analizei este necesara slefuirea atenta si apoi lustruirea perfecta a slifului.

Practic, analiza cantitativa consta in inregistrarea pas cu pas a tuturor maceralelor si a substantei minerale peste care s-au suprapus firele reticule, dupa modelul din fig. Pentru o determinare corecta este necesar sa fie analizate mai multe slifuri, cu cel putin 500 de puncte pentru fiecare slif. Cu cat numarul de puncte de observatie va fi mai mare cu atat eroarea va fi mai mica. Este indicat sa fie inregistrate 3 - 4.000 de puncte, deci 6- 8 slifuri cu minimum 500 puncte de observatie.

Analiza microlitotipilor se face cu utilizarea acelorasi instrumente ca si pentru macerale, numai ca de data aceasta se inlocuiesc firele reticole cu o retea de tip Koter cu "20 de puncte". Aceasta retewa acopera o arie de 50 x 50 microni si pentru masuratori cantitative ale microlitotipilor au fost stabilite conventional urmatoarele reguli:

Latimea minima de banda este de 50 microni

Regula celor 5 % vol. Conform careia sunt luati in consideratie numai maceralii al caror volum este de minim 5 % din toatal, fiecare dintre cele 20 de puncte ale retelei Koter corespunzand cu 5 % volumetrice

in timpul analizei inregistrarea unui punct se face numai atunci cand pe micrlitotip se suprapun toate cele 20 de intersectii sau cel putin jumatate dintre ele (10 intersectii). Se analizeaza metodic intreaga suprafata a slifului, fiind obligatorii 500 de puncte pe un slif.

Trebuie avut in vedere ca in carbunii inferiori exista numerosi microlitotipi monomacerali, bi- si tr macerali. Odata cu cresterea gradului de carbonificare in carbuni se deosebesc din ce in ce mai putini microlitotipi, situatie similara si cu maceralele si litotipii.

In tabelul 12 este precizata pozitia punctelor de intersectie pentru analiza microlitotipilor.

Analiza cantitativa combinata (grupe de macerale si litotipi= urmareste stabilirea proportilor de microlitotipi si macerale si determinarea compoztiei macerale medii a microlitotipilor. O determinare corecta impune numararea a cel putin 1000 de puncte de observare. In vederea evaluariii rapide a rezultatelor, inregistrarea se face pe formulare standardd (tab.)

Analiza distributiei substantei minerale se face la o granulatie de 0-10 mm, pentru caracterizarea stratelor de carbuni ori pentru inlesnirea si controlul prepararii, dar pot fi facute determinari si pe probe pana la 1 mm, atunci cand se solicita doar tipurile de minerale sau asociatii de macerale.

Tabelul 10 - Analiza microlitotipilor cu reteaua de 20 de puncte

(dupa Mackowsky, 1975)

Cunoasterea modului de asociere in carbomineriti a substantei minerale cu carbunele, precum si repartitia substantei minerale pe clase granulometrice este deosebit de importanata pentru evaluarea eficeientei prepararii industriale sau de laborator a carbunilor.

3.2. Determinarea gradului de carbonificare a carbunilor

Pentru stabilirea gradului de carbonificare este necesara, in primul rand, detreminarea reflectantei si apoi a compozitiei petrografice si chimice a carbunilor, fiind cunoscut faptul ca odata cu cresterea gradului de carbonificare creste si puterea de reflexie (reflectanta de la 0,2 la 17 %).

Intrucat vitrinitul este maceralul cel mai fecvent intalnit in carbunii humici, iar reflectanta sa depinde de gradul de carbonificare, determinarea reflectantei acestuia permite stabilirea rangului carbunilor.

Determinarea reflectantei se face pe sectiuni lustruite realizate pe probe taiate perpendicular pe stratificatie sau pe sectiuni lustruite obtinute prin inglobarea granulelor de carbune in rasini sintetice, insa intodeauna pe acelasi constituient, de preferinta vitrinit. Suprafata pe care se face determinarea trebuie sa aiba un diametru de cel putin 10 microni pentru vitrinit si 5 microni pentru maceralele din grupele liptinit (exinit) si inertinit.

Instalatia pentru detreminarea reflectantei este compusa din:

-. Microscop calcografic cu obiective de 25x,40x, 60x si oculare de 8x si 10x;

Sursa de limina monocromatica, stabilizata si filtrata la 546 nm (1 n = 10^-9 m)

Fotomultiplicator de electroni alimentat cu energie stabilizata de intensitate mare

Galvanomertru

Lichid de imersie cu indice de refractie constant ( la o refractie de 0,001 deja reflectanta prezinta variatii).

Detreminarea reflectantei se face prin comparatie cu un etalon avand reflectanta cunoscuta si care trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

sa fie usor de lustruit;

sa aiba o cat mai mica tendinta de clivaj;

sa aiba o reflectanta constanta in timp si cuprinsa intre 0,3 si 0,8 % si

sa fie izotrop.

Aceste conditii sunt indeplinite de : safirul sintetic, diamant, carborundum si alte cristale.

Puterea de reflexie medie se determina numai dupa efectuarea a cel putin 100 de masuratori. Diferenta dintre Rmax si R min reprezinta birefringenta.

Utilizand un safir sintetic cu k = 0 si n = 1,77 (la 25^o C) se poate detremina reflectanta din formula:

A_Vi

R_Vi = R_E ----------

A_E

In care:

Rvi = reflectanta vitrinitului

RE = reflectanta etalonului

Avi = intensitatea curentului pe galvanometru la masurarea vitrinitului

AE = intensitatea curentului pe galvanometru la masurarea etalonului

O alta metoda de determinare a reflectantei se bazeaza pe calcul matematic, in cazul in care cunoastem indicii de refractie ai mediului si esantionului, dupa formula:

(n₂ - n₁) ²

R = -------------

(n₂ + n₁)²

In care:

R = reflectanta

n₂ = indice de refractie al mediului (aer sau ulei de cedru)

n1 = indice de refractie al esantionului (luat comparativ cu un etalon

cunoscut).

Pentru determinari care nu necesita o precizie foarte mare, Teichmuller (1958) recomanda o metoda simpla , constand in compararea probei cu un etalon a carei reflectanta este cunoscuta.

Diferitele stadii de carbonificare sunt caracterizate prin valori ale reflectantei medii Rm: cuprinse in tabelul.11

Tabelul 11 - Reflectanta medie a principalelor tipuri de carbuni si a grafitului

Avand in vedere ca valorile reflectantei variaza in cadrul aceluiasi esantion si mai ales in cazul slifurilor obtinute din granule se impune determinarea reflectantei medii Rm. In acest caz este necesara construirea unor diagrame speciale, reflectograme care au pe axa orizontala valoarea reflectantei si pe verticala frecventa absoluta pentru numarul de granule determinate pentru fiecare treapta de reflectanta de 0,05 %.

Cercetarile chimice, fizice si de reflectanta asupra carbunilor au pus in evidenta relatii stranse intre proprietatile fizico-chimice ale carbunilor si puterea lor de reflexie. De exemplu, pentru determinarea indirecta a reflectantei pe baza continutului in carbon (C mc) se poate utiliza diagrama Teichmuler .

Relatii deosebit de importante exista intre continutul in materii volatile V^mc din vitrinit si reflectanta, pe masura ce primul scade, reflectanta creste. Astfel, la o R = 0,65 % V^mc = 40 %, iar la R 0 1,8 % , V^mc = 15 %. Dupa Lexique (1975) relatia dintre puterea medie de reflexie si randamentul in materii volatile constituie baza celor mai multe dintre aplicatiile petrografiei de carbuni, am putea afirma ca este o relatie de importanta majora.

Tabelul 12- Inregistrarea standard a rezultatelor analizei combinate

pentru grupele macertale din microlitotipi