Глубина погружения, геотермальные градиенты и тепловой поток
В 1836 г. Хилдрет и Мортон, отметив изменения в угольной промышленности в долине реки Огайо в Аппалачском бассейне, пишут:
"После того, как растительные материалы, образующие угольные пласты, были выложены или захоронены под слоями, находящимися выше по течению, казалось бы, что в дополнение к давлению была применена сильная степень тепла, до того, как они могли принять свой нынешний битумный облик."
В 1841 г. Мэтью Леа опубликовал одну из первых форм экспресс-анализа, используя образцы угля, отобранные в США на Южно-Антрацитовом месторождении в Пенсильвании. Два года спустя, с дополнительными данными, Генри Роджерс - геолог штата Пенсильвания, отметил, что ранг угля повысился к востоку от Пенсильвании:
"Существует очень интересный закон грейдирования в количественном выражении летучих веществ, принадлежащих углю, когда мы пересекаем Аппалачи с юго-востока на северо-запад".
Поскольку большое количество химических данных было собрано по нескольким главным разрабатываемым пластам, Роджерс смог отследить одинаковый угольный пласт, благодаря различной степени битуминизации и сделать вывод о том, что эти явления действительно являются явлениями метаморфизма всех слоев при интенсивной и проникающей жаре.
Лесли согласилась с выводами Роджерса, но предположила, что переход от битуминозных углей на восток к антрацитовым углям в Пенсильвании не может быть объяснено простым анализом углей на поверхности.
Несмотря на значительные дебаты по поводу причин смены рангов на восточных угольных месторождениях ранние исследования эффективно подготовили почву для вопросов и изучения захоронений угля.
Методы оценки глубины угольных месторождений
Семьдесят лет спустя достижения в области петрографии угля привели к использованию следующих методов:
1. Витринное отражение для количественной оценки типов метаморфизма и предполагаемых глубин погружения. В Аппалачах, например, стекловитовое отражение в сочетании с другими угольными химикатами были использованы для интерпретации палеогеотермических уклонов и исходных глубин погребения палеозойских пластов под толстым осадочным чехлом.
2. Глубокое захоронение тектонически вытесненными блоками коры.
3. Изостатическое разрыхление блоков земной коры.
4. Повышенный тепловой поток от глубоководных базальтовых вторжений.
5. Миграция гидротермальных флюидов во время орогенеза.
6. Гидротермальные жидкости в глубоких подвальных сооружениях.
7. Дифференциация дискретных погребенных и гидротермальных метаморфологических явлений.
8. Скорость оседания воды в бассейне.
9. Время складки генерируемого метаморфизма в разных типах метаморфизма части угольного месторождения.
10. Даже возможна метаморфоза при падении метеорита.
Зрелость исходной породы и распределение углеводородов
В 1915 году Дэвид Уайт, геолог-угольщик из Геологической службы США, основываясь на предыдущих работах Роджерса, сравнил положение угля и процент фиксированного углерода из угольных пластов на востоке страны - центральные Соединенные Штаты Америки с крупными тектоническими структурами и сорта нефти с известных в то время месторождений газовых залежей.
Уайт отметил:
"Уголь чувствителен к динамическому действию, заставляет его, возможно, благодаря изменениям в составе топлива, признать это действие в тех регионах, где другие показатели неясны и труднодоступны".
Он считал изменение угля динамохимическим процессом и предположил, что изменение фиксированного процента углерода в восточном направлении Пенсильвании было результатом тектонических процессов.
Сравнивая тенденции в гравитации нефти, он также отметил, что нефть, обнаруженная в районах повышенной изменчивости углеродистых отложений, в целом имеет более высокий ранг, чем в менее изменчивых регионах. А также и то, что в одном регионе ранг нефти повышается на паритетных началах в том же направлении, что и изменение углеродистых отложений.
Таким образом, на добычу нефти повлияли те же процессы, что и на добычу угля. Затем он сравнил появление известных нефтяных и газовых месторождений и обнаружил, что в регионах, где происходит постепенная деполитизация органических отложений в любой формации, в большинстве провинций имеется от 65 до 70% фиксированного углерода (чистого угля).
По сути, ученые использовали данные по углю для определения того, что в конечном счете будет называться нефтью. Количественная оценка более глубокого, углеродистого материала также в конечном итоге была возможна благодаря достижениям в петрографии (науке о горных породах) угля.