Ископаемые смолы и углеобразование

Превращение погребенной древесины в уголь в ряде случаев сопровождалось фоссилизацией ископаемых смол. Об этом свидетельствуют многочисленные находки ископаемых смол непосредственно в углях или во вмещающих их породах. Приводим краткую характеристику ископаемых смол, обнаруженных в углях ряда отечественных и зарубежных месторождений.

В основу описания положены материалы, приведенные Н. А. Орловым и В. А. Успенским в книге «Минералогия каустобиолитов» (1936). При описании сохранены первоначальные названия ископаемых смол.

В землистых бурых углях Днепровского бассейна ископаемые смолы наблюдаются в виде ретинита и в распыленном состоянии. Образование собственно янтаря не связано с теми участками земной коры, где в значительных количествах накопляются растительные остатки и где существовали условия для накопления буроугольных пластов. Аналогичная картина наблюдается и на буроугольных месторождениях Германии: здесь также не найдено настоящего янтаря.

Обнаружен янтарь в углистых олигоценовых отложениях на северном берегу Аральского моря (в заливе Кумсуат). В пляжевые пески залива камень попадает в результате размыва на подводном склоне вмещающих его лигнитов и лигнитовых глин, относящихся к так называемой тургайской серии. В углистых отложениях, образовавшихся примерно 26-37 млн лет тому назад, выявлено несколько янтарьсодержащих горизонтов. Форма выделения янтаря - кусочки натечной или неправильной формы с неровной, шероховатой поверхностью. Наибольший кусок достигал длины 8 см при ширине до 3,5 и толщине до 2 см. Цвет янтаря желтый, лимонно- и оранжево-желтый. Мощность янтарьсодержащих отложений - от 0,5 до 12 м, глубина залегания достигает 85 и более метров. По данным Н. M. Великого, в Северном Приаралье в олигоценовое время на влажных участках произрастали сосновотаксодиево-широколиственные леса с примесью субтропических форм. Они и дали материал для буроугольных отложений.

На западном побережье Аральского моря янтарь обнаружен в верхнеолигоценовых лигнитах. Мощность янтарьсодержащего пласта лигнита 0,8-1,0 м. Янтарь приурочен к линзам угля толщиной от 5 до 20 см, протяженностью 10 м. Янтарьсодержащие угли черные, со смолистым блеском, при высыхании они тускнеют и распадаются на мелкие кусочки. Выделены две разности самоцвета: лимонно- и оранжево-желтая. По морфологическим особенностям они сходны, но показатели преломления у них разные: 1,522 и 1,524-1,546. Размер зерен не превышает сантиметра.

В 1836 г. «Горный журнал» сообщил о находке янтаря вблизи Каменецкого завода (бывший Екатерининский округ) в пласте серой пластичной глины, перемешанной с разрушенным бурым углем. Ниже по разрезу залегает лигнит, обогащенный пиритом. Он содержит довольно много кусков янтаря.

В западной части полуострова Дауркин (Восточная Чукотка) янтарь отмечен в девятиметровом пласте бурых углей в среднем течении р. Игельхвээм. Вмещающие породы - континентальные и вулканогенные отложения позднего мела - залегают на кварц-мусковит-каолинитовой коре выветривания ран- немеловых биотитовых гранитов. Янтарь в породах наблюдается в виде кусочков величиной до 5 см. Элементарный состав чукотского уитлерита, найденного по р. Анадырь в верхнемеловых буроугольных отложениях, такой (%): углерод - 72,68; водород - 8,81; кислород - 18,41; зольность ничтожная. При нагревании он начинает размягчаться при температуре около 160-170 °С, около 200-210° вспучивается, при 270-280 превращается в подвижную темно-бурую жидкость.

В бурых углях Камчатки найдена ископаемая смола (камчатский ретинит) в виде зернистых включений. Зерна бесцветные до желтых и буро-красных. Ретинит прозрачный. Хрупкий. Элементарный состав его такой (%): углерод - 79,01; водород - 10,03; кислород - 10,96; зольность незначительная. При 150-160°С размягчается, около 200° переходит в вязкую, а при 280-300 - в подвижную соломенно-желтую жидкость.

Довольно широко распространен янтарь на восточном побережье Южного Сахалина. В пляжевых песках возле поселков Взморье, Фирсово и Стародубское он концентрируется в современных прибрежно-морских россыпях. Формирование россыпей связано с продуктами размыва и переноса вдоль берега морскими течениями песчано-глинистых угленосных отложений, содержащих кусочки янтаря. Нередко зерна самоцвета различной величины и формы содержатся в кусках угля. Вынос янтаря в район Стародубского осуществляется рекой Найбой и ее притоками, берущими начало на местности, где находится Лопатинское каменноугольное месторождение палеогенового возраста. Накопление миоценовых угольных отложений происходило в условиях субтропического влажного климата в континентальных прибрежно-морских, дельтовых и лагунных осадках вблизи участков суши с развитой вечнозеленой растительностью.

Содержание янтаря в современных пляжевых отложениях у Стародубского от граммов до 272 г/м³. Большинство кусочков относится к лаковому классу, отдельные образцы пригодны для ювелирных поделок. Самоцвет прозрачен. Цвет от вишневого до бледно-желтого. Вязкий, легко шлифуется и полируется. Плотность 1,06-1,11 г/см³, твердость по шкале Мооса 2,0-2,5. Элементарный состав двух образцов сахалинского янтаря такой (%): 1) углерод - 78,57; водород - 9,76; кислород - 11,67; 2) углерод - 79,30; водород - 9,90; сера - 0,35; азот - 0,23; 0,16; зола - 0,2.

В исследовании В. А. Осколкова, посвященном копалам и их применению, подчеркнуто, что копалы - ископаемые смолы некоторых растений семейства бобовых, произраставших в верхнем мезозое. Обычные угли шахты им. Артема в Шкотовском месторождении (Приморский край) содержат 0,0025 % копалов. Выборочная разработка таких участков позволила добывать угли с 2-3 % ископаемых смол, а с применением ручной сортировки их содержание доводилось до 10 %. По данным автора, образование копалов происходит и сейчас в местах произрастания копалоносных растений (в Восточной Африке). Это современные копалы.

В Китае в углях Фушунского месторождения обнаружен ретинит. Возраст его эоценовый. Цвет желтый, местами красноватый. Встречается в кусочках размером до сантиметра. По внешнему виду напоминает янтарь. Очень хрупок. Твердость 2-2,5, плотность 1,058 г/см³. При 210 °С начинает плавиться с разложением. Ископаемая смола Фушунского месторождения имеет, как и янтарь, гидроароматическую структуру; углеводородные части ее содержат небольшое количество ароматических соединений.

В Японии в третичных бурых углях острова Киусиу найдена очень твердая ископаемая смола красноватого цвета. Элементарный состав ее (%): углерод - 83,48; водород - 10,45; кислород - 6,12.

В Ливане ископаемые смолы найдены в бурых углях нижнемелового возраста (ливанский шрауфит и ливанская смола). Ретинит желт, прозрачен, иногда почти бесцветен; реже он желто-бурый (в этом случае просвечивает по краям). Шрауфит красный, от гиацинтово- до кроваво-красного и красно-бурого. Ливанская смола прозрачна. Все смолы очень хрупки. Плотность их соответственно равна 1,055-1,058; 1,051-1,067 г/см³. Элементарный состав описанных ископаемых смол соответственно такой (%): углерод - 80,25; 71,82; 85,88; водород - 10,26; 8,68; 10,45; кислород - 9,15; 18,94; 6,12; сера - 0,34; 0,56; не обнаружена; зольность ничтожная.

В Бирме проявления янтаря связаны с буроугольными отложениями и известны на самом севере страны. Бирманский янтарь (бирмит) золотистого цвета с голубоватыми прожилками; он чище и тверже балтийского сукцинита. Обнаруживается в глинистых сланцах, содержащих угольные пропластки. Наличие последних свидетельствует о хорошем качестве самоцвета. Лучший янтарь залегает на глубине около 10 м. Куски камня достигают по величине 10 см. Есть данные, что ископаемые смолы, находимые в Бирме и известные в литературе как бирмит, представлены двумя видами, один из которых - аналог румэнита.

В Израиле янтарь обнаружен в четырех пунктах. Скопления его приурочены к нижнемеловым песчанистым и алевритовым сланцам. Часто ассоциирует с лигнитом. Самоцвет темно-оранжевый до медово-желтого, полупрозрачен. Величина кусков - от нескольких миллиметров до сантиметров.

В Австрии ископаемые смолы встречены в ряде районов. В Промельрейте близ Лунца смола - австрийский копалит - обнаружена в глинистых сланцах, на границе их с угольным флецем. Копалит медово- желт, непрозрачен. Плотность его 1,10 г/см³. Элементарный состав его следующий (%): углерод - 85,88; водород - 10,56; кислород - 3,56; зола - 1,53. В районе Кефлаха смола под названием кефлакита обнаружена в третичных бурых углях в виде прослойков толщиной до 2,5 см. Кефлакит темно-бурый, в тонком слое красно-бурый, слегка просвечивает. Излом раковистый. Элементарный состав его такой (%): углерод - 82,23; водород - 10,28; кислород - 7,49. Плотность 1,20-1,25 г/см³. При нагревании становится клейким при 25 °С, при 80° размягчается, при 98 плавится. В Южной Австрии ископаемая смола встречена в эоценовых бурых углях Каринтии в виде линзовидных скоплений мощностью до 2,5 см. Она называется росторнитом. Цвет росторнита красновато-бурый, блеск жирный. Твердость меньше 2, плотность 1,076 г/см³. Элементарный состав (%): углерод - 84,42; водород - 11,01; кислород - 4,57; сера не обнаружена; зольность незначительна.

В верхнемеловых песчано-сланцевых отложениях Северо-Судетского бассейна скопления зерен янтаря величиной до 3 мм приурочены к прослойкам бурого угля. Самоцвет желтый до коричневого. Твердость его 2-3, плотность 1,0-1,1 г/см³. Показатель преломления 1,489-1,507, иногда аномально анизотропный. Инфракрасные спектры поглощения сходны с таковыми у нейдорфита и валховита.

Находки ископаемых смол в Чехословакии известны в Моравии, Крайне, в окрестностях Валхова, Дукса, Скука, Мертендорфа. В Моравии встречены два их вида - мукит и нейдорфит. Элементарный состав мукита следующий (%): углерод - 79,22; водород - 9,57; кислород - 11,21; сера - следы; зольность небольшая. В эфире мукит растворяется до 40 %. Плавится при 290-310 °С. По одним данным, нейдорфит бледно- и грязно-желтый, прозрачный до непрозрачного с жирным блеском, излом его раковистый.

Ископаемая смола, встреченная вблизи Валхова и поэтому названная валховитом, находится в рыхлых пиритсодержащих сланцах, которые переслаиваются с сеноманскими бурыми углями. Встречается валховит и в виде небольших округлых выделений, и в кусках величиной в человеческую голову. Цвет его от восково- до медово-желтого. Просвечивает, участками непрозрачен, со смолистым блеском. Излом раковистый. Хрупок.

Нейдорфит и валховит сравнительно хорошо изучены инфракрасной спектроскопией и рентгеновским методом.

Дифрактограммы нейдорфита и волховита сходны. Кроме размытой полосы, максимум интенсивности которой отвечает 0,645 нм у нейдорфита или 0,642 нм у волховита, проявляется еще одно отчетливое, но менее интенсивное отражение с максимумом 0,217 нм у нейдорфита или 0,215 нм у волховита. Первое отражение близко к таковому у балтийского и клесовского янтарей. Оно также отмечено на дифрактограммах не только ископаемых, но и современных смол.

Таким образом, присутствие на спектрограммах полосы 1160 см-1, а на дифрактограммах отражения 0,645 (0,642 нм) подтверждают сходство исследованных ископаемых смол с янтарем. Основное различие сравниваемых веществ заключается в неодинаковой степени их кристалличности.

В Крайне ископаемые смолы найдены в бурых углях Плауце. По месту нахождения они называются плауцитом. Цвет плауиита черновато- и зеленовато-бурый, блеск жирный. Излом полураковистый. Твердость 1,5-2, плотность 1,18-1,22 г/см³ Зольность 5,96 %. В окрестностях Дукса ископаемая смола - дуксит - наблюдается среди углей в виде тонких пропластков протяженностью около 40 м и мощностью 2,6-7,8 см. Дуксит темно-бурый, непрозрачный, блеск восковый, излом плоскораковистый. Плотность 1,333 г/см³. Элементарный состав следующий (%): углерод - 78,25; водород — 8,14; кислород - 13,19; сера - 0,42, зола - 1,14. Плавится при температуре около 250 °С. В Скуке ископаемые смолы называются богемским амбритом. Они найдены в угленосных песчаниках. Амбрит медово-желтый с темными полосами, довольно твердый. Плотность его 1,092 г/см³. Элементарный состав (%): углерод - 76,77; водород - 8,33; кислород - 14,87; сера - 0,03; содержит следы азота. Плавится при температуре около 250 °С. Ископаемая смола в бурых углях Мертендорфа имеет следующий элементарный состав (%): углерод - 76,64; водород - 8,09; кислород - 15,28; сера - 0,035. Очень твердая, плотностью 1,092 г/см³. Плавится при 280 °С.

В Англии находки ископаемых смол известны в углях нескольких районов. В каменных углях Миддлтона (Йоркшир) ископаемая смола (миддлетонит) образует тонкие (до 1,5 мм) прослойки или небольшие округлые скопления в угольных пластах. Смола красновато-бурая, в проходящем свете густо-красная. На воздухе постепенно чернеет. Прозрачная только в тонком слое. Плотность около 1,6 г/см³. Элементарный состав следующий (%): углерод - 86,21; водород - 8,03; кислород - 5,76; зола - 0,17. При нагревании до 200 °С не изменяется, выше этой температуры плавится и чернеет. В каменных углях Нортумберленда ископаемая смола (склеретенит) карбонового возраста выявлена в виде включений сечением до 1,5 см. Цвет смолы буро-черный до черного. В проходящем свете красновато-бурый. В тонких слоях просвечивает. Излом раковистый. Твердость 3, плотность 1,136 г/см³. Элементарный состав такой (%): углерод - 80,00; водород - 9,33; кислород - 10,67; зола - 3,68. При нагревании вспучивается.

В Шотландии янтарь найден в углях Фельдгауза и известен под названием шотландского амбрита. Цвет его красноватый до темно-красновато-бурого. Хорошо растворяется в бензоле, эфире, хлороформе и незначительно в спирте.

В США известно около 20 проявлений ископаемых смол, из них половина находится в угольных пластах преимущественно мелового возраста. Найдены отдельные куски, прослойки и гнезда в лигнитах и буроугольных отложениях. В штате Вашингтон смола (вашингтонский ретинит) попадается пропластками мощностью 1,5-2,5 см среди углей. Ретинит светло-желтый до зеленовато- желтого, прозрачный. Плотность 1,03 г/см³. Элементарный состав такой (%): углерод - 79,60; водород - 10,36; кислород - 8,94; серы и азота нет; зола - 1,05. Плавится при температуре 395-402 °С. Другая разность ископаемых смол - мэрилендский ретинит - найдена в буром угле и покрывающем его песке мыса Сабль. Цвет его желтый до бурого, он непрозрачен до прозрачного, тверд, хрупок. Излом раковистый. Плотность 1,070 г/см³. Элементарный состав следующий (%): углерод - 71,06; водород - 9,20; кислород - 19,74; зольность мала. Размягчается при 200 °С, при температуре около 300° плавится, превращаясь в темно-бурую жидкость. Третья разность - уилерит - найдена в штате Новая Мексика в лигните. Она выполняет трещинки или встречается в виде тонких пропластков. Уилерит желтый, хрупкий. Его элементарный состав следующий (%): углерод - 72,97; водород - 7,92, кислород - 19,11. В углях рудника Блэк-Хаук ископаемая смола под названием кефлакита встречена в виде прослоек мощностью 5-15 см, которые содержат до 45 % кальцита. После растворения кальцита в осадке остается порошковатый кефлакит светло-бурого цвета. Плотность его 1,030 г/см³. Элементарный состав такой (%): углерод - 83,47; водород - 10,16; кислород - 6,37; серы и азота нет; зола - 0,43. При 195-210 °С плавится без заметного разложения.

Итак, ископаемые смолы, которые были найдены в угольных месторождениях, отличаются по ряду своих свойств от балтийского сукцинита, т. е. это не настоящие янтари. Последние возникают не в среде разлагающихся растительных остатков, а в условиях диагенеза глауконитсодержащих осадков, в богатой калием щелочной обстановке.