5.2. Сапропелиты
Первой стадией образования сапропелитов являлось сапропелеобразование. Сапропелеобразование соответствует торфяной стадии углеобразования гумитов и липтобиолитов и зависит, в основном, от восстановительных реакций, протекающих в застойных водоёмах под толстым слоем непроточной воды без доступа кислорода к отмершему органическому материалу.
Исходным материалом для образования сапропеля являются простейшие одноклеточные микроводоросли (альги) и более сложные водоросли (зелёные, сине-зелёные, красные и др.), бактерио- и зоопланктон. В результате гнилостного брожения (гниения) образовывались преимущественно водородсодержащие газы (CH4, NH3, H2S) и твёрдые продукты (гнилостный ил или сапропель), обогащенные водородом. Мощность отложений сапропеля в придонной зоне таких водоёмов постепенно увеличивалась, достигая нескольких метров, а на дне морей и океанов – сотен метров.
Время от времени слои сапропеля покрывались минеральными породами и происходили последующие химические его превращения в направлении постепенного увеличения степени зрелости. Под действием физико-химических и геологических факторов из сапропеля сначала образуются сапропелиты буроугольной, а затем и каменноугольной стадии химической зрелости.
Превращение сапропелитов буро- и каменноугольной стадий зрелости описано Г.Л. Стадниковым как декарбоксилирование полимеризированных жирных кислот, образующихся при гидролизе жиров водорослей.
Сапропели представляют собой илистую массу, содержащую большое количество воды – до 70-90%, и заключающую в себе огромное количество микроорганизмов, остатков живых организмов и водорослей различной степени превращения. Свежедобытый сапропель – это маслянистая на ощупь масса различной вязкости, хорошо режущаяся ножом. В отличия от гумусового торфа сапропели после добычи быстро теряют воду (остается до 2-5 % воды) и превращаются в затвердевший, матовый материал различной окраски.
Во многих современных озерах в настоящее время формируется сапропель, который используется как удобрение (оз. Нерль).Сапропелиты часто называют по их местоположению: богхеды (г. Богха, Шотландия), куронгиты (зал. Куронг, Австралия), балхашиты (оз. Балхаш), будаговские сапропелиты (Иркутская область) и т.д.
По внешнему виду сапропелиты похожи на гумусовые угли – черные или темно-коричневые, матовые или полуматовые. Среди них выделяют две разновидности: плотные и слоистые. Плотные разности – однородные с раковистым изломом, легко обрабатываются и шлифуются c образованием блестящей поверхности; слоистые – менее плотные и менее пластичные, легко раскалываются на тонкие пластинки, слоистая текстура возникает за счёт разного соотношения минеральных и органических компонентов, для них характерно высокое содержание золы.
По элементному составу сапропелиты различных месторождений не существенно отличаются друг от друга. Содержание в органической массе углерода колеблется в пределах 74,8-83,2%, кислорода – от 6,0 до 10,7%, водорода – от 9,7 до 10,8%, серы – от 0,6 до 2,7%, азота – от 0,6 до 1,3%. Как видно из этих данных, в сапропелитах по сравнению с гумусовыми углями отмечается повышенное содержание водорода, что связано с составом исходного водорослевого органического вещества, богатого липидами.
Выход летучих веществ высокий и изменяется от 60 до 95%, что свидетельствует о малой термической устойчивости молекул органического вещества сапропелитов. Влажность может меняться от 1 до 10%, зольность – от 10 до 40%.
Основным отличием группового состава сапропелей и сапропелитов буроугольной стадии углефикации от торфов и бурых гумусовых углей является отсутствие гуминовых кислот, поскольку большинство гуминовых кислот образуется из лигнина, которого нет в водорослях и животных организмах. В групповом составе выделяют битуминоиды, нерастворимое органическое вещество и минеральную часть.
Типичными сапропелитами в буроугольной стадии зрелости являются богхеды.
Они обладают исключительной твёрдостью и вязкостью, массивной однородной структурой, матовым блеском, а также низкой действительной плотностью (менее 1000 кг/м3). Цвет их серый, бурый, чёрно-бурый и чёрный. При нагревании до 100-120°С тонкие пластинки богхедов начинают проявлять заметную гибкость, легко воспламеняются от спички и горят яркосветящимся и коптящим пламенем. Встречаются как в самостоятельных залежах, так и среди гумусовых бурых углей. Третичный водорослевый сапропелит, известный под наименованием марагунит (найден в Бразилии вблизи селения Мараху), резко отличается по своим свойствам от типичных богхедов. Он имеет светло-жёлтый цвет и легко растирается в порошок пальцами. Он настолько лёгок, что плавает на воде, быстро загорается от спички и горит ярким коптящим пламенем.К сапропелитам каменноугольной стадии химической зрелости относятся кеннельские угли (кеннели). Это наименование происходит от английского Candl-coal, означающего «уголь, горящий как свеча». Легко загораясь от спички, кеннели горят ярким коптящим пламенем. По внешнему виду типичные кеннели имеют буровато-чёрную и чёрную окраску с сероватым оттенком. Угли эти матовые, плотные, вязкие и твёрдые. Богхеды в каменноугольной стадии превращения встречаются в Арктике (оленёкский богхед), Львовско-Волынском бассейне в виде прослоек в пластах гумусовых углей, а также образуют самостоятельные залежи в Иркутском каменноугольном бассейне. Иркутские сапропелиты представляют собой чаще всего очень плотные, массивного сложения образования, имеющие матовый блеск и бурый или чёрный цвет.
Сапропелевые антрациты отличаются от гумусовых тем, что они полуматовые, а не блестящие, и характеризуются несколько меньшей величиной действительной плотности.