Back Up Next

СООТНОШЕНИЕ СИСТЕМ УГЛЕОБРАЗОВАНИЯ
И ЛИТОЦИКЛОВ В УГЛЕНОСНЫХ ФОРМАЦИЯХ

Кирюков В.В.
СПбГУ, Санкт-Петербург

        В системном подходе при исследовании процессов углеобразования, проходящих в угленосной формации, выделяется четыре иерархических уровня составляющих объектов: уголь, угольный пласт, угленосный литоцикл и собственно угленосная формация. Системы низшего уровня являются партиалитами систем высшего. В основу такого соотношения положены целостность, упорядоченность и структурность процессов и вещественного состава. Чем выше уровень системы тем выше её открытость. Свойства системы характеризуются базовыми признаками. В разрезах угленосных формаций выделяем интервалы становления и развития систем и переход по разрезу от системы к системе. На стадиях литогенеза аналогично протекают многократно накладывающиеся процессы фазовых превращений. Эквифинальные процессы вещественно-массового и термодинамического типа (протекающие в соответствии с принципами Ле Шателье, Л. Берталанфи) наиболее чётко выражены в углеобразовании.

        Убедительно, особенно в крупных угольных бассейнах, подтверждается положение о длительности процесса углеобразования, как и процессов литогенеза, и их совпадении. Различаем как первичные (биохимические и геохимические), так и вторичные (геохимические) фации углеобразования, связанные со стадиями литогенеза. Системы углеобразования сложены, как внутрисистемными партиалитами, так и их внешними партиалитами. Влияние внешних (по отношению к пласту) партиалитов на процессы углеобразования, проходящие в угольном пласте, ограничено непостоянным числом и составом перекрывающих угольный пласт слоёв, являющихся, в свою очередь, внутреннними партиалитами литоцикла, как мезосистемы.

        Процесс углеобразования подготавливается ещё до своего начала в комплексе слоёв литоцикла, находящемся ниже угольного пласта, но собственно процесс углеобразования начинается только с уровня почвы и нижних слоёв угольного пласта.

        В развитии системы углеобразования, как и любой системы литогенеза в упрощённом выражении, выделяются этапы: 1) зарождения - почва пласта (аргиллиты или глинистые алевролиты комковатой структуры «кучерявчика»), перекрываемая с резким контактом углём. Выравнивание базальной поверхности происходит за счёт очагового, «пятнистого» распространения торфяных болот на площади и продолжается путём формирования угольных пачек слагающих угольный пласт; 2) стабилизации распространения торфяного пласта с охватом площади «зоны углеобразования», с формированием определённых очагов роста с повышенной мощностью. В условиях сплошного заболачивания происходит формирование пачек гелитолитовых клареновых углей и породных прослоев; 3) завершение и прекращение развития угольного пласта происходит с появлением мочажинного рельефа поверхности торфяника с очагами обводнения.

        В развитии типовой углеобразующей системы на начальной стадии диагенеза характерным процессом являлась последовательная смена слоёв литологических типов с заметным асимметричным действием перекрывающих пластов на нижележащие и ограниченным в обратном направлении. Таким образом, происходило полярное (преимущественно однонаправленное) взаимодействие пластов литотипов и соответствующих фаций в углеобразующих системах, как в пределах литоциклов, так и их частей. Система углеобразования в своём становлении, в общем случае и особенно ярко в случае инвариантного наложения внутриформационных размывов, выходила за пределы угленосного литоцикла расширяясь в пределы последующего литоцикла и включала также действие переходной зоны (перерыв осадконакопления, выветривание и др.).

        Согласно общей теории развития углеобразования, по автору, различают этапы: собственно образование целостной системы – гомеостаз (в терминологии системного подхода); и переход от одной системы к другой - гомеокинез (соответственно). Под гомеостазом понимается образование простого целостного объекта (угля, угольного пласта, литологического слоя) без существенного изменения фациальных условий или другого сложного целостного объекта более высокого иерархического уровня (угленосный литоцикл) с определённым последовательным изменением фациальных условий. Под гомеокинезом понимается переход (смена) сформировавшейся системы в новую («тиражирование») аналогичную или отличную от предшествующей с возможными эволюционными изменениями.

        Наблюдается заметное отличие систем развивающихся во взаимодействии с другими – открытые системы; и саморазвивающихся изолированных систем, имеющих ограниченный внешний обмен - закрытые системы. Синергическое развитие систем углеобразования на различных уровнях (угля, угольного пласта, угленосных литоциклов и формаций) характерно для многих крупных угольных бассейнов. В структурной схеме системного подхода выделяем: объект и предмет исследования; аспекты вещественно-минералогический, генетический, структурный, прагматический. Выделяются структурно-системные типы - холистический, иерархический, стадиальный, процессуальный. Рассматриваются вход в систему и выход из системы.

        Методика исследования процессов углеобразования включает последовательность операций: определение конфигуратора - установление отношений в данном множестве, выбор языка, определение структуры описания; определение проблемы и проблемно-сти - с учётом времени и пространства; выявление целей - когда проблемы становятся задачами выбора средств; формирование критериев - т.е. количественных моделей качественных целей; генерирование альтернатив - структурированием и увеличением числа с последующим их ранжированием и сокращением; построение моделей - нормальная и содержательная, модель-заместитель и др.; оптимизация - принимается как модельная; выбор критерия - сведением многих критериев к одному, или выбором главного критерия или критерия с заданными свойствами; декомпозиция - преднамеренное разложение целого на части с последующим агрегированием. т.е. созданием целостности внешней и внутренней; исследование информационных потоков и ресурсных возможно- стей - практически завершают исследование макросистем углеобразования (или литогенеза) созданием искусственной классификации или вскрытием природной кластеризации. Завершается исследование систем литогенеза их упрощением.

        Системный подход в изучении литогенетических процессов пока не вышел на уровень полноценной научной теории, но возможности системных исследований раскрываются в случае больших трудноуправляемых массивов разнородной геологической информации. Результаты системного подхода скажутся в ближайшие годы в различных направлениях теоретической и промышленной геологии.