Węgiel jest kaustobiolitem – organiczną skałą palną, powstałą z materiału roślinnego, który w procesie przemian ulegał wzbogacaniu w pierwiastek C. przemiany te określa się mianem uwęglenia. Ze względu na warunki powstania wśród kaustobiolitów stałych wyróżnia się kopalne paliwa humusowe (gumolity), kopalne paliwa sapropelowe (sapropelity) i liptibiolity. Humolitami są torfy, węgiel brunatny i kamienny oraz antracyt, a sapropelitami szlam gnilny oraz sapropelowy węgiel brunatny i kamienny. Do liptobiolitów należą utwory powstałe z części roślin najbardziej odpornych na rozkład, jak żywice (np. bursztuyn), woski i tłuszcze.

WĘGIEL BRUNATNY I JEGO SKŁADNIKI

Węgiel brunatny stanowi ogniwo pośrednie między torfami i węglem kamiennym. Ze względu na genezę wyróżnia się węgle humusowe i sapropelowe. Na podstawie własności fizyczno-chemicznych węgiel brunatny dzieli się na nisko uwęglony (miękki), do którego należy węgiel ziemisty, ksylity oraz wyżej uwęglony węgiel twardy, do którego zalicza się węgiel matowy i błyszczący. Złoża węgla brunatnego, podobnie jak innych kaustrobiolitów stałych, powstały z nagromadzenia, a następnie przeobrażenia akumulatu roślinnego pod wpływem czynników bio- i geochemicznych w procesie uwęglenia. Węgiel brunatny reprezentuje średni stopień w genetycznej skali rozwojowej: torf – węgiel brunatny – węgiel kamienny. Powstał on z torfu, a więc z utworu, który przeszedł już wcześniej stadium torfienia i osiągnął w procesie diagenezy stan zwiększonej kompakcji, obniżenia porowatości i odwodnienia. Efektem tych przemian są cechy fizyczne węgla brunatnego, jak: barwa od brunatnej do czarnej, stopniowe zanikanie struktur tkankowych oraz narastanie połysku w odmianach silniej przeobrażonych. Towarzyszy temu systematyczny wzrost zawartości pierwiastka C – do 75%, zmniejszania zawartości części lotnych – do 45%, ubytek wody w porównaniu do torfu – do 15%, pojawienie się korzystnych właściwości technologicznych. W sprzyjających warunkach geotektonicznych proces uwęglenia może trwać dalej, co prowadzi do stopniowego przejścia miękkiego węgla brunatnego w jego odmianę twardą, a następnie w węgiel kamienny. Podstawową formą występowania węgla w przyrodzie jest pokład, który wchodzi w skład serii węglonośnych na obszarze złoża lub zagłębia węglowego. Jest to główny element litologiczny decydujący o wartości ekonomicznej serii węglonośnej. Powstanie pokładu lub zagłębienia węgla zależy od czynników naturalnych, wywołanych przede wszystkim zjawiskami diastroficznymi i klimatycznymi. Diastrofizm warunkuje w każdym zagłębiu grubość osadów, skład petrograficzny i budowę cykliczną serii węglonośnych, liczbę pokładów węgla oraz stopień wstępnego przeobrażenia akumulatu roślinnego. Ponieważ zaś największe nasilenie zjawisk diastroficznych notuje się w okresach orogenicznych, stanowią one zwykle maksima rozwoju osadów węglonośnych w rozwoju skorupy ziemskiej. Warunki klimatyczne wpływają z kolei na rozwój i zasobność masy roślinnej oraz jej rozmieszczenie na kuli ziemskiej. Złoża węgla brunatnego stanowią często górne piętro strukturalne na sfałdowanych starszych formacjach węglonośnych. Wyróżnia się kilka morfologicznych typów złóż, związanych z warunkami powstania i z późniejszymi procesami, przekształcającymi ich pierwotne formy. Złoża dzieli się na dwie morfologiczne grupy: złoża pokładowe i soczewowe. Pierwsze tworzą często warstwy o mało zmiennych miąższościach na dużych obszarach, niekiedy z wyraźnymi nieprawidłowościami, spowodowanymi erozją, zwłaszcza na obszarach głęboko wciętych pradolin rzecznych. Złoża soczewowe, na ogół nieduże lub małe, ograniczone zwykle pierwotnymi nierównościami morfologicznymi podłoża, na których gromadziła się substancja fitogeniczna, wyklinowują się sedymentacyjnie lub zostały lokalnie zniszczone erozyjnie. Złoża węgli brunatnych dzieli się też na zaburzone i niezaburzone dynamicznie. W obu przypadkach wchodzą w grę czynniki endo- i egzogeniczne, czasem nakładające się w różnych odstępach czasowych. Pierwsze powodują zaburzenia tektoniczne złóż, związane z ruchami pionowymi, drugie – zaburzenia glacjalne (glacitektonika) związane są z naciskami mas lodowych w kierunkach poziomych lub pionowych. Zaburzenia te powstają po uformowaniu się złóż węglowych, czasem w trakcie och tworzenia się, np. w rowach tektonicznych. Na formę złóż węgla brunatnego wpłynęły też czynniki erozyjne, w wyniku których powstały złoża reliktowe. Polskie złoża węgla brunatnego zawierają jeden lub kilka, niekiedy kilkanaście pokładów. Stąd ich nazwa – złoża jedno – lub wielopokładowe. Według dotychczasowych(1983) danych wszystkie rozpoznane i stwierdzone złoża węgla brunatnego Polski są pochodzenia autochtonicznego. Złóż alochtonicznych dotychczas nie stwierdzono, chociaż procesy alochtoniczne, związane są z mechanicznym przemieszczeniem się substancji roślinnej w środowisku autochtonicznym, nie są wykluczone. Wśród polskich złóż węgli brunatnych wyróżnia się więc następujące morfologiczne typy, niezależnie od ich pierwotnej genezy i formy: 1) pokładowe, 2) soczewkowe, 3) reliktowe, 4) na wysadach solnych, 5) tektoniczne, 6) glacitektoniczne. Złoża pokładowe występują głównie w południowo-zachodniej Polsce, w obszarze zachodniej części monokliny przedsudeckiej. Na pozostałych obszarach węglonośnych miocenu przeważają złoża soczewowe, różnych wymiarów, od bardzo małych do dużych, np. Konin, Adamów, Oczkowie i in. Oraz złoża reliktowe, np. Kramik lub Ochle, w okolicach Konina. Złoża węglowe występujące na wysadach solnych związane są z obniżeniami powierzchni morfologicznej czapy gipsowej, choć często ich kontury stanowią utwory mezozoiczne, poprzez które diapir solny wyciśnięty został ku górze. Do tego typu należą złoża Rogoźno na północ od Łodzi, oraz Lubień i Łanięta na Kujawach. Najbardziej zasobne w węgiel brunatny są złoża występujące w rowach tektonicznych. Stwierdzono ich dotychczas kilkanaście. Głównymi ich kierunkami są NW-SE lub zbliżony do N-S – ze złożami grupy poznańskiej (Msina, Czemoin, Krzywin, Gostyń), Szamotuły, Nakło, kierunek SW-NE lub zbliżony do niego (-ze złożami Bełchatów), Szczerców, Złożew. Do tektonicznego typu należy także złoże Turów, występujące w obramowaniu proterozoicznych skał krystalicznych masywu łużyckiego. Strefa złóż o kierunku SW-SE jest w pewnym stopniu związana z późnymi ruchami tektonicznymi aulakogenu środkowopolskiego na kontakcie wschodnioeuropejskiej platformy prekambryjskiej i młode platformy paleozoicznej. Do złóż glacitektonicznych zalicza się te, których obecna forma powstała pod wpływem mechanicznego nacisku posuwających się mas lądolodu. Przyjmują one zwykle postać wydłużonych stref, półokrągłych, podkowiastych, złuskowane lub nieregularnie zdeformowane. Do ważniejszych z nich należą złoża łuku mużakowkiego, żarskiego na zach. od Wrocławia, złoża w okolicach strefy Rzepin – Świebodzin na zachodzie Polski i inne.

WIEK

Polska należy do wyróżniających się w Europie krajów pod względem występowania, różnorodności gatunków i zasobności węgla brunatnego. Jego złoża znane są w utworach kajprowo-retyckich, dolnojurajskich, górnokredowych, a zwłaszcza trzeciorzędowych Niżu Polskiego, podrzędnie zapadliska podkarpackiego. Mezozoiczne węgle brunatne występują w ograniczonej ilości, a ich znaczenie jest bardziej przyrodnicze niż gospodarcze, chociaż niektóre z nich mogłyby być wykorzystywane dla potrzeb miejscowych. Podobnie ocenić można węgle brunatne zapadliska przedkarpackiego. Do najstarszych geologicznie węgli brunatnych w Polsce, wieku kajprowo-retyckiego, należą cienkie soczewy i wkładki węglowe, miąższości 0,05-0,35 m, występujące w ilastych utworach okolic Końskich i Opoczna na północnych stokach Gór Świętokrzyskich. Nie mają znaczenia przemysłowego z powodu małej miąższości. Węgle dolnojurajskie występują wśród skał mułowcowych, piaszczystych, piaskowcowych lub ilastych, głównie w okolicach Zawiercia. Napotykane były także w innych okolicach tego obszaru, np. w okolicach Siewierza, Mierzęcic, Kozich Głów i in. W utworach wezulu i batonu jury środkowej Niżu Polskiego spotyka się przejawy węglonośności alochtonicznej w postaci cienkich wkładek lub warstewek warstewek znaczeniu przyrodniczym. Główne zasoby krajowych węgli brunatnych koncentrują się w utworach trzeciorzędowych Niżu Polskiego. Wśród utworów piaszczysto-mułkowych i mułowcowych, rzadziej ilastych stwierdzono 9 poziomów węglonośnych przedstawiających grupy pokładów węgla, z których każda zawiera ich 1 do kilku. Ilość grup pokładów w podpiętkach trzeciorzędu waha się od 1 do 4. Są to węgle wieku paleoceńskiego, eoceńskiego, oligoceńskiego, mioceńskiego i plioceńskiego. Dominujące przemysłowe znaczenie ze względu na zasobność i głębokość umożliwiającą odkrywkową eksploatację mają mioceńskie węgle brunatne, a wśród nich należące do I środkowopolskiej grupy pokładów węglowych miocenu górnego. W sprzyjających warunkach geologiczno-górniczych mogą być również eksploatowane kompleksowo, razem z pokładami I i II grupy, węgle należące do grup Ia oczkowickiej i IIa lubińskeij, lub blisko pod grupą II występujące pokłady grupy III rawickiej. Węgle poziomów węglonośnych innych pięter trzeciorzędu (pokłady grupy IV-VII) są pozabilansowe ze względu na głębokość występowania, przeważnie małą miąższość, miąższość także ze względu na ich małą zasobność. Niektóre z nieprzydatnych dziś dla celów przemysłowych wystąpień węgli brunatnych, np. węgle paleoceńskie, eoceńskie, górnooligoceńskie, a także pozabilansowe węgle mioceńskie występujące w korzystnych warunkach litologicznych, np. wśród osadów nieprzepuszczalnych, mogłyby być w przyszłości wykorzystane do ewentualnego podziemnego zgazowania.

OBSZARY WYSTĘPOWANIA WAŻNIEJSZYCH ZŁÓZ WĘGLA BRUNATNEGO

W latach 1950-1985 udokumentowano 15 dużych i 23 małe złoża węgla brunatnego o globalnych zasobach rzędu 9,6 mld t. Są one skoncentrowane w południowo-zachodniej, zachodniej i centralnej Polsce. Spośród nich są 3 zagospodarowane (Turów, Konin, Adamów) oraz 2 (Bełchatów i Lubstów) w zagospodarowaniu. Eksploatowane są też dwa małe, tzw. satelitarne, złoża węgla brunatnego Bogdanów i Władysławów, o łącznych zasobach 44,5 mln t, uzupełniające zasobowo kombinat górniczo-energetyczny Adamów koło Turka. Zasoby bilansowe złóż zagospodarowanych rozpoznane są w tych samych kategoriach, wynoszą łącznie 3,4 mld t. do pozostałych 10 niezagospodarowanych złóż, rozpoznanych łącznych zasobach 5,8 mld t należą Cybinka, Gubin, Mosty, Babina w zachodniej części Polski, Legnica i Ścinawa – w południowo-zachodniej, Krzywin – Rogoźno – w centralnej, oraz Trzcinka i Sieniowa w północno-zachodniej Polsce. W obszarach południowo-zachodniej i centralnej Polski rozpoznanych zostało też ponad 20 małych złóż węgla brunatnego, brunatnego ogólnych zasobach około 0,3 mld t. Na zagospodarowanych złożach czynnych jest 10 odkrywkowych kopalń węgla brunatnego: Turów I, Turów II, Pątnów, Kazimierz, Jóźwin, Adamów, Bogdanów, Władysławów, Bełchatów, Lubustów. W grupie złóż rozpoznanych występuje, o zasobach perspektywicznych, w ilości globalnej 6,7 mld t, bilans złóż węgla brunatnego obejmuje 13 złóż dużych o łącznych zasobach 6,4 mld t oraz 37 złóż małych i bardzo małych o łącznych zasobach 0,3 mld t. Pierwsze z nich tworzą obok udokumentowanych, niezagospodarowanych złóż dodatkową bazę zasobów dla kluczowego przemysłu górniczo-energetycznego. Koncentrują się one w kilku obszarach: złoża Mosina, Czempin, Gostyń, Szamotuły i Naramowice – w centralnej Polsce. Krosno Odrzańskie, Sieniawa, i Cybinka – w zachodniej i północno-zachodniej, Góra, Ruja, Oczkowie, Złoczew – w południowo-zachodniej, Nakło – w północnej Polsce. Złoża małe, bardzo małe rozpoznane są na całym obszarze węglonośnego miocenu lądowego Polski. Perspektywy rozwoju krajowego górnictwa węgla brunatnego wiążą się przede wszystkim ze złożami, występującymi w utworach mioceńskich. Obszary Polski południowo-zachodniej, zachodniej i centralnej, obejmujące ok. 53% obszaru węglonośnego miocenu lądowego, charakteryzują się większą węglonośniością i zasobnością, w porównaniu do pozostałych obszarów Polski, na których miocen węglonośny zajmuje 47% powierzchni. Węglonośność i zasobność miocenu jest niejednolita. Jest to wynikiem m.in. rozwoju ówczesnej roślinności, tektoniki, paleomorfologii, czynników erozyjnych itp. W świetle kryteriów bilansowości zasoby węgla brunatnego mogą być zwiększone do około 19-20 mld t. Spodziewać się można przyrostu nowych prognostycznych zasobów węgla brunatnego na pozostałych, niezbadanych dotychczas obszarach węglonośnych miocenu Polski, rzędu ok.. 15-20 mld t. Ocenia się więc całkowite zasoby węgla brunatnego brunatnego polskim miocenie lądowym na 35-40 mld t. Trzeciorzędowy węgiel brunatny występuje również wśród utworów lądowych i bakicznych dolnej części środkowego miocenu wzdłuż północnego i południowego obrzeżenia zapadliska przedkarpackiego. Są to piaski kwarcowe z wkładkami mułków, iłów oraz węgla albo też skały ilaste z soczewkami węgla brunatnego, często margliste z fauną ślimaków słodkowodnych. Podściełają one morskie utwory wyższej części miocenu środowego, stanowiące wypełnienie zasadniczej części zapadliska. Utwory z węglem brunatnym znane są: • Z wielu miejsc po południowej stronie G. Świętokrzyskich, m.in. w okolicach Kopytnicy-Chorzętowa-Suliszowa, Sandomierza i Tarnobrzega oraz w dolinie Opatówki; • Na Wyżynie Lubelskiej koło Trzydnika Małego i Węglin; • Na bezpośrednim przedpolu Karpat (Górny Śląsk, Grudna, Dolna, Jarosław) i w płatach trzeciorzędu na fliszu w kotlinach Sądeckiej oraz Orawsko-Nowotarskiej.