Геолошка еволуција и могућност рационалне примене лигнита поља ''Смедеревско Поморавље'' (басен Костолац) - органско-геохемијска и петрографска студија

Abstract

Проучавани су узорци лигнита из сва три угљена слоја (I-III) поља „Смедеревско Поморавље” (западни део басена Костолац), старости горњег миоцена (понт). Узорци лигнита (41) узети су из 11 бушотина поља „Смедеревско Поморавље”, из дубинског интервала од 21,30 m до 123,00 m. Циљ је био да се утврди порекло и услови палеосредине таложења органске супстанце (ОС), као и употребна својства лигнита. Испитан је и утицај дијагенетске ароматизације на δ13C вредности појединачних биомаркера. Поред тога, изолована су и детаљно испитана 4 варијетета ксилитног литотипа (ВКЛ) лигнита: мумифицирани (светло жуте боје), тракасти (тамно жуте боје), структурни (браон боје) и доплеритски (црне боје). Циљ је био да се утврде разлике у пореклу ОС и дијагенетске промене које је ОС претрпела, као и да се одреди утицај ВКЛ на квалитет лигнита. Процена порекла и средине таложења ОС, као и могућности примене лигнита и ВКЛ лигнита изведена је на основу петрографских података, групних органско- геохемијских параметара, анализе индивидуалних биомаркера и њиховог изотопског састава. Лигнити „Смедеревског Поморавља” припадају типичним хумусним угљевима, при чему је најзаступљенији мацерал хуминитске групе у I угљеном слоју текстинит, док су у II и III слоју то денсинит и/или улминит. ОС потиче од дрвенасте и зељасте вегетације са доминацијом прве. Главни прекурсори ОС су биле голосеменице из четинарских фамилија Cupressaceae, Taxodiaceae и Pinaceae. Нешто већи допринос Pinaceae запажен је у I угљеном слоју. Удео скривеносеменица у прекурсорском органском материјалу је знатно мањи од удела голосеменица. Папрати, гљиве, акватични организами (макрофите и алге) и маховине рода Sphagnum (у I угљеном слоју) били су присутни у прекурсорском органском материјалу у мањим количинама. Хемоаутотрофне и хетеротрофне бактерије су имале важну улогу током дијагенезе. Дијагенетске промене биомаркера, праћене променом броја угљеникових атома утичу на вредности δ13C. Ароматизација ди- и нехопаноидних тритерпеноида резултује осиромашењем у тежем угљениковом изотопу 13С, док је ароматизација хопаноида показала супротан тренд. Разлике у δ13C вредности моноароматичних- и триароматичних дитерепеноида су биле израженије него разлике у δ13C вредности моноароматичних- и триароматичних нехопаноидних пентацикличних тритерпеноида, што указује на брзу и интензивну ароматизацију тритерпеноида током најраније фазе дијагенезе...

In this thesis, lignite samples of Upper Miocene age (Pontian) originating from three coal seams (I-III) of the “Smederevsko Pomoravlje” field, Kostolac Basin were studied. Lignite samples (41) were taken from 11 boreholes of the “Smederevsko Pomoravlje” field, ranging in depth 21.30 m to 123.00 m. The aim was to determine the origin of organic matter (OM) and conditions of paleoenvironment, as well as utilization properties of lignite. The influence of diagenetic aromatization on δ13C values of individual biomarkers was also examined. In addition, four sublithotypes of xylite-rich coal (SXCs): pale yellow, dark yellow, brown and black were isolated and thoroughly examined. The goal was to determine differences in OM source and diagenetic changes that OM went through, as well as to determine influence of SXCs on the quality of lignite. Assessment of origin and depositional environment of OM and possibility of rational utilization of lignite and SXC was carried out on the basis of petrographic analysis, group organic-geochemical parameters, analysis of individual biomarkers and their carbon isotopic composition (δ13C). “Smederevsko Pomoravlje” lignites belong to typical humic coals, with textinite being most abundant maceral of huminite group in coal seam I, while densinite and/or ulminite prevail in coal seams II and III. OM originates from woody and herbaceous vegetation with dominance of former. The main precursors of OM were gymnosperms from conifers families Cupressaceae, Taxodiaceae and Pinaceae. Somewhat higher contribution of Pinaceae is observed in first coal seam. Contribution of angiosperms in precursor organic material is significantly lower than those of gymnosperms. Ferns, fungi, aquatic organisms (macrophytes and algae), and ferns of the Sphagnum genus (in first coal seam) were present in small quantities of precursor OM. Hemoautotrophic and heterotrophic bacteria played an important role during diagenesis. δ13C ratios are influenced by diagenetic alterations associated with change in the number of carbon atoms. The aromatization of di- and non-hopanoid triterpenoids results in depletion of heavier carbon isotope 13C, while aromatization of hopanoid biomarkers has shown the opposite trend. The difference in δ13C values of monoaromatic- and triaromatic diterepenoids was more pronounced than the difference in δ13C values of monoaromatic- and triaromatic non-hopanoid pentacyclic triterpenoids, which is indicative of rapid and intense aromatization of triterpenoids during the earliest stages of diagenesis...