第二章煤外表特征和生成

1、煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry第二章第二章 煤的外表特征与生成煤的外表特征与生成第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 煤：高分子碳氢化合物煤：高分子碳氢化合物 少量无机矿物质少量无机矿物质 外形象岩石外形象岩石 “可燃有机岩可燃有机岩”。第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 一、煤的成因类型一、煤的成因类型 腐植煤类：高等植物的遗体经过泥炭化作用和煤腐植煤类：高等植物的遗体经过泥炭化作用和

2、煤化作用形成。化作用形成。 （残殖煤）（残殖煤） 腐泥煤类：由低等植物和浮游生物经腐泥化作用腐泥煤类：由低等植物和浮游生物经腐泥化作用和煤化作用形成和煤化作用形成 腐植腐泥煤类：由高等植物遗体和低等植物遗体腐植腐泥煤类：由高等植物遗体和低等植物遗体共同形成共同形成 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 腐植煤可分为泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤。腐植煤可分为泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤。 二、腐植煤的外表特征二、腐植煤的外表特征第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryC

3、oal Chemistry 泥炭泥炭 棕褐色或黑褐色不均匀物质，属于植物成煤棕褐色或黑褐色不均匀物质，属于植物成煤过程中的过渡产物。无光泽，质地柔软，水分含过程中的过渡产物。无光泽，质地柔软，水分含量很高，一般可达量很高，一般可达85%-95%85%-95%。自然干燥后，水分可。自然干燥后，水分可降低至降低至25%-35%25%-35%。风干后的泥炭为棕褐色或黑褐色。风干后的泥炭为棕褐色或黑褐色土状碎块。土状碎块。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 褐煤褐煤 褐色或黑褐色，因而得名。水分含量较高，褐色或黑褐

4、色，因而得名。水分含量较高，可达可达30%-60%30%-60%，自然干燥后水分降至，自然干燥后水分降至10%-30%10%-30%，大，大多无光泽，真相对密度多无光泽，真相对密度1.10-1.401.10-1.40。从年轻褐煤转。从年轻褐煤转变成年老褐煤时，颜色逐渐变深，从无光泽逐渐变成年老褐煤时，颜色逐渐变深，从无光泽逐渐到有光泽，从土状碎块到黑褐色密实的岩石状。到有光泽，从土状碎块到黑褐色密实的岩石状。硬度不断增大，腐植酸含量逐渐降低。由于褐煤硬度不断增大，腐植酸含量逐渐降低。由于褐煤水分含量高，易风化而破裂，所以不宜长途运输。水分含量高，易风化而破裂，所以不宜长途运输。第二章第二章 煤

5、的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 烟煤烟煤 黑色，水分含量较低，真相对密度黑色，水分含量较低，真相对密度1.2-1.451.2-1.45，硬度较大，随着煤化程度的增加，煤的光泽逐渐硬度较大，随着煤化程度的增加，煤的光泽逐渐增强，条带状结构明显。燃烧时多烟，而此而得增强，条带状结构明显。燃烧时多烟，而此而得名。烟煤在自然界中分布最广，储量最大，品种名。烟煤在自然界中分布最广，储量最大，品种也最多。根据煤化程度我国将烟煤分为长焰煤、也最多。根据煤化程度我国将烟煤分为长焰煤、不黏煤、弱黏煤、不黏煤、弱黏煤、1/21/2中黏煤、气

6、煤、气肥煤、中黏煤、气煤、气肥煤、1/31/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤。焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 无烟煤无烟煤 灰黑色，具有金属光泽，真相对密度灰黑色，具有金属光泽，真相对密度1.41.41.81.8，硬度大，燃点高，燃烧时无烟，火焰较短，硬度大，燃点高，燃烧时无烟，火焰较短，俗称俗称“白煤白煤”。是煤化程度最高的腐植煤。我国。是煤化程度最高的腐植煤。我国无烟煤储量约无烟煤储量约10441044亿亿T T，主要集中在山西和贵州省。，主要集中在山西和

7、贵州省。上述四种煤的主要特征如表上述四种煤的主要特征如表2-22-2所示。所示。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 第二节煤的生成第二节煤的生成 一、植物的演化一、植物的演化 地质历史时期，植物的演化过程：单细胞到多细胞，地质历史时期，植物的演化过程：单细胞到多细胞，由低级到高级，由简单到复杂，由水生到陆生，其演化发由低级到高级，由简单到复杂，由水生到陆生，其演化发展主要经历以下几个阶段：展主要经历以下几个阶段： （1 1）菌藻植物时期）菌藻植物时期 （2 2）裸蕨植物时期）裸蕨植物时期 （3 3）蕨类植物

8、时期）蕨类植物时期 （4 4）裸子植物时期）裸子植物时期 （5 5）被子植物时期）被子植物时期 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 植物可分为：植物可分为： 低等植物：菌藻类植物，无根、茎、叶器官的分化，低等植物：菌藻类植物，无根、茎、叶器官的分化，体形矮小，大多数生活在水中。是地球上最早出现的生物，体形矮小，大多数生活在水中。是地球上最早出现的生物，从原生代一直发展到现在，其种类可达两万种以上。因其从原生代一直发展到现在，其种类可达两万种以上。因其数量少，只生成少量的腐泥煤和石煤。数量少，只生成少量的腐泥煤

9、和石煤。 高等植物：包括苔藓、蕨类、裸子、和被子植物，有高等植物：包括苔藓、蕨类、裸子、和被子植物，有明显的根、茎、叶和繁殖器官。除苔藓外，它们大多数形明显的根、茎、叶和繁殖器官。除苔藓外，它们大多数形体高大，是主要的成煤物质。如，古代的蕨类，高可达体高大，是主要的成煤物质。如，古代的蕨类，高可达30-40m30-40m，树干的平均直径可达，树干的平均直径可达2m2m，还有一种称为，还有一种称为“世界爷世界爷”的树，高的树，高100m100m以上，直径达以上，直径达15m15m。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemis

10、try 地质年代地质学家综合了地层层序、生物演化、地地质年代地质学家综合了地层层序、生物演化、地壳运动等因素，把地质历史划分为许多阶段，每个大阶段壳运动等因素，把地质历史划分为许多阶段，每个大阶段又可分为次级阶段。又可分为次级阶段。 代：国际通用的最大的地质年代单位，与地层单位的代：国际通用的最大的地质年代单位，与地层单位的界相对应，代表形成一个界所经历的地质年代。界相对应，代表形成一个界所经历的地质年代。 纪：通用的第二级地质单位，与地层单位的系相对应，纪：通用的第二级地质单位，与地层单位的系相对应，代表形成一个系所经历的地质年代。代表形成一个系所经历的地质年代。 世：通用的第三级地质年代单

11、位，与地层单位统相对世：通用的第三级地质年代单位，与地层单位统相对应，代表形成一个统所经历的地质年代。通常一个纪可划应，代表形成一个统所经历的地质年代。通常一个纪可划分为早、中、晚三个世，少数的纪仅分为早、晚两个世。分为早、中、晚三个世，少数的纪仅分为早、晚两个世。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 我国现在所用的这些地质年代的名称都是译名，有的我国现在所用的这些地质年代的名称都是译名，有的是音译，有的是意译。如太古、元古为最古老的地质年代；是音译，有的是意译。如太古、元古为最古老的地质年代；古生代为古生代

12、为“古老生物古老生物”的时代，中生代意为的时代，中生代意为“中代生物中代生物”，新生代意为新生代意为“近代生物近代生物”。 各个代的纪多数都是古代欧洲的一些地名或部落名称。各个代的纪多数都是古代欧洲的一些地名或部落名称。如如“寒武寒武”是英国本部威尔士的拉丁文名称。是英国本部威尔士的拉丁文名称。“奥陶奥陶”、“志留志留”是英国古代两个部落民族的名称。再如，是英国古代两个部落民族的名称。再如，“侏罗侏罗纪纪”是因法国和瑞士交界处的侏罗山得名。是因法国和瑞士交界处的侏罗山得名。 新生代只有两个纪即新生代只有两个纪即“第三纪第三纪”和和“第四纪第四纪”。没有。没有“第一纪第一纪”和和“第二纪第二纪”

13、是因为早期研究地球历史的人曾是因为早期研究地球历史的人曾把地球划分为四个纪：第一纪相当于古生代，第二纪相当把地球划分为四个纪：第一纪相当于古生代，第二纪相当于中生代。于中生代。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 晚石炭世的聚煤作用晚石炭世的聚煤作用 这个时期我国的绝大部分地区为热带和亚热带气候。这个时期我国的绝大部分地区为热带和亚热带气候。高大的鳞木和松柏纲、楔叶纲、真蕨纲高等植物群非常茂高大的鳞木和松柏纲、楔叶纲、真蕨纲高等植物群非常茂盛，许多地区形成了茂密的沼泽森林，为聚煤作用提供了盛，许多地区形成了茂

14、密的沼泽森林，为聚煤作用提供了必要的物质基础。当时我国华北、西北部分地区，华东和必要的物质基础。当时我国华北、西北部分地区，华东和中南区为滨海平原，普遍沉积了中南区为滨海平原，普遍沉积了晚石炭世太原组煤系晚石炭世太原组煤系，其，其中河北的开滦、峰峰；山西的阳泉、晋城、潞安、汾西、中河北的开滦、峰峰；山西的阳泉、晋城、潞安、汾西、西山等矿区都沉积有较厚的太原组煤系。西山等矿区都沉积有较厚的太原组煤系。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 早二叠世的聚煤作用早二叠世的聚煤作用 我国华南、华北地区属热带、亚热带气候

15、。银杏、苏我国华南、华北地区属热带、亚热带气候。银杏、苏铁和松柏等植物组成的森林十分繁茂，沼泽遍布，具备较铁和松柏等植物组成的森林十分繁茂，沼泽遍布，具备较好的成煤条件，沉积了以华北为中心的好的成煤条件，沉积了以华北为中心的山西组煤系山西组煤系。与此。与此同时，湖北、湖南、四川、贵州、江西、陕西等地也沉积同时，湖北、湖南、四川、贵州、江西、陕西等地也沉积了具有一定经济价值的了具有一定经济价值的梁山煤系梁山煤系。晚期，我国北方已变成。晚期，我国北方已变成半干旱半潮湿气候，大面积的聚煤作用已停止，仅在安徽、半干旱半潮湿气候，大面积的聚煤作用已停止，仅在安徽、苏北的徐州、河南平顶山沉积了苏北的徐州、

16、河南平顶山沉积了石盒子组煤系石盒子组煤系。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 晚二叠世聚煤作用晚二叠世聚煤作用 华北、西北东部气候逐渐干旱，没有形成有价值的煤华北、西北东部气候逐渐干旱，没有形成有价值的煤系。在华南及西南一带气候温暖潮湿，科达纲、鳞木类植系。在华南及西南一带气候温暖潮湿，科达纲、鳞木类植物繁茂，沉积了巨厚的海陆交替相的物繁茂，沉积了巨厚的海陆交替相的龙潭煤系龙潭煤系。其中以贵。其中以贵州境内沉积厚度最大。州境内沉积厚度最大。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 C

17、oal ChemistryCoal Chemistry 侏罗纪聚煤作用侏罗纪聚煤作用 早、中侏罗世，我国北方气候温暖、潮湿，银杏、松早、中侏罗世，我国北方气候温暖、潮湿，银杏、松柏和真蕨类植物大量繁殖，形成大面积的原始森林，为成柏和真蕨类植物大量繁殖，形成大面积的原始森林，为成煤提供了丰富的物质基础，在华北、西北地区的许多内陆煤提供了丰富的物质基础，在华北、西北地区的许多内陆聚煤盆地中沉积了聚煤盆地中沉积了早、中侏罗世的陆相煤系早、中侏罗世的陆相煤系。晚侏罗世，。晚侏罗世，我国北方的植物群仍以松柏、银杏、苏铁和真蕨植物为主，我国北方的植物群仍以松柏、银杏、苏铁和真蕨植物为主，在内蒙东北部、东北

18、地区都沉积有在内蒙东北部、东北地区都沉积有晚侏罗世煤系晚侏罗世煤系。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 第三纪聚煤作用第三纪聚煤作用 早期，我国北方气候温暖，东部及沿海一带为潮湿和早期，我国北方气候温暖，东部及沿海一带为潮湿和半潮湿气候，木本植物茂盛，在抚顺、沈阳、梅河、珲春、半潮湿气候，木本植物茂盛，在抚顺、沈阳、梅河、珲春、舒兰等地沉积了早第三纪煤系。晚期，我国北方干旱，南舒兰等地沉积了早第三纪煤系。晚期，我国北方干旱，南方及东南沿海一带气候潮湿，沉积了以云南方及东南沿海一带气候潮湿，沉积了以云南小龙潭

19、煤系小龙潭煤系为为代表的陆相煤系。代表的陆相煤系。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry植物植物细胞细胞细胞壁细胞壁原生质原生质纤维素纤维素半纤维素半纤维素木质素木质素果胶果胶蛋白质蛋白质脂类化合物脂类化合物高等植物含量高高等植物含量高低等植物含量高低等植物含量高植物的族组成及其成煤性质植物的族组成及其成煤性质第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry纤维素纤维素第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal

20、 ChemistryCoal Chemistry第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry果胶果胶第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry松柏醇松柏醇-香豆醇香豆醇芥子醇芥子醇第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry氨基酸通式氨基酸通式蛋白质

21、蛋白质第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry二、成煤过程二、成煤过程 成煤过程是指从植物死亡，遗体堆积成煤过程是指从植物死亡，遗体堆积直到转变成煤所经历的一系列演变过程。直到转变成煤所经历的一系列演变过程。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coa

22、l ChemistryCoal Chemistry第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 1. 成煤条件成煤条件 形成煤同时具备的两个必要条件形成煤同时具备的

23、两个必要条件: （1）大量的植物长时间持续繁殖。（古）大量的植物长时间持续繁殖。（古植物条件）植物条件） 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 有人曾做过实验估算：有人曾做过实验估算：5-10m厚的植物遗体厚的植物遗体能形成能形成1m厚的泥炭，时间约需厚的泥炭，时间约需400500年；而年；而5-10m厚的泥炭能形成约厚的泥炭能形成约1m厚的褐煤，时间约需上厚的褐煤，时间约需上万年。还有人根据成煤过程中的变化，估计万年。还有人根据成煤过程中的变化，估计10m厚的植物遗体堆积层可形成厚的植物遗体堆积层可形成1m厚

24、的泥炭，进而转厚的泥炭，进而转变为变为0.5m厚的褐煤或厚的褐煤或0.17m厚的烟煤。可见，只厚的烟煤。可见，只有当植物大面积分布，且持续繁殖才能形成储量有当植物大面积分布，且持续繁殖才能形成储量丰富的煤田。丰富的煤田。第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry （2）植物遗体要有合适的保存环境，即植物遗体）植物遗体要有合适的保存环境，即植物遗体不致于完全被氧化分解。不致于完全被氧化分解。 沼泽：一种特殊的自然综合体，地势平坦低沼泽：一种特殊的自然综合体，地势平坦低洼，排水不畅，土壤水分极为丰富，植物生长季洼，排水不

25、畅，土壤水分极为丰富，植物生长季节长，水草茂盛，花色瑰丽，植物遗体堆积在地节长，水草茂盛，花色瑰丽，植物遗体堆积在地表常年过湿或有薄层积水的环境中。逐渐分解发表常年过湿或有薄层积水的环境中。逐渐分解发酵形成松软的泥炭。（古自然地理条件）酵形成松软的泥炭。（古自然地理条件） 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 古气候条件古气候条件 首先，气候能影响植物的繁殖。大家都知道，干旱的首先，气候能影响植物的繁殖。大家都知道，干旱的气候环境，不利于植物的生长，植被稀少；寒冷地区，植气候环境，不利于植物的生长，植被稀少；寒

26、冷地区，植物生长缓慢，只有温暖、潮湿的气候环境最适易植物的生物生长缓慢，只有温暖、潮湿的气候环境最适易植物的生长繁殖，植物非常茂盛。长繁殖，植物非常茂盛。 其次，气候控制着泥炭沼泽的发育。当年平均降水量其次，气候控制着泥炭沼泽的发育。当年平均降水量小于年平均蒸发量时，只有少数有水源补给的低洼地区可小于年平均蒸发量时，只有少数有水源补给的低洼地区可能沼泽化。而当年平均降水量大于年平均蒸发量时，可导能沼泽化。而当年平均降水量大于年平均蒸发量时，可导致低洼地区大范围沼泽化。所以，温暖、潮湿的气候条件致低洼地区大范围沼泽化。所以，温暖、潮湿的气候条件最适易成煤。最适易成煤。 第二章第二章 煤的外表特征

27、和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 地壳运动条件地壳运动条件 地壳运动是地球运动、发展、变化的一种表现形式。地壳运动是地球运动、发展、变化的一种表现形式。地壳运动对成煤的影响表现地壳运动对成煤的影响表现 在以下几个方面：在以下几个方面： 控制作用沼泽的形成与发展控制作用沼泽的形成与发展 当地壳发生沉降运动时，可以使近海平原或内陆洼地当地壳发生沉降运动时，可以使近海平原或内陆洼地积水，引起沼泽化，形成沼泽。而且沼泽的面积大小、覆积水，引起沼泽化，形成沼泽。而且沼泽的面积大小、覆水深度、演化过程都受地壳运动控制。水深度、演化过程都受地壳运

28、动控制。 地壳沉降速度直接影响泥炭层的沉积厚度。地壳沉降速度直接影响泥炭层的沉积厚度。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 综上所述，在地质历史时期，聚煤盆综上所述，在地质历史时期，聚煤盆地只有同时具备植物、气候、古地理和地地只有同时具备植物、气候、古地理和地壳运动这四个条

29、件，且相互配合默契、持壳运动这四个条件，且相互配合默契、持续时间长，才能形成煤层多、储量大的重续时间长，才能形成煤层多、储量大的重要煤田。要煤田。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 2. 成煤过程成煤过程 当植物死亡后，遗体堆积在沼泽中，经当植物死亡后，遗体堆积在沼泽中，经过复杂的生物化学变化转变为泥炭或腐泥，过复杂的生物化学变化转变为泥炭或腐泥，随着地壳沉降运动，泥炭、腐泥被埋到地随着地壳沉降运动，泥炭、腐泥被埋到地下深部，经过物理化学作用、地质作用，下深部，经过物理化学作用、地质作用，逐渐演变成腐植煤或

30、腐泥煤。逐渐演变成腐植煤或腐泥煤。第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 根据成煤过程中影响因素和结果的不同，成煤过根据成煤过程中影响因素和结果的不同，成煤过程可分为程可分为两个阶段两个阶段: 泥炭化作用（或腐泥化作用）泥炭化作用（或腐泥化作用）: 高等植物的遗体经过复杂的生物化学变化和物高等植物的遗体经过复杂的生物化学变化和物理化学变化转变成泥炭的过程。理化学变化转变成泥炭的过程。 泥炭化作用的同时，低等植物的遗体经复杂的泥炭化作用的同时，低等植物的遗体经复杂的生物化学变化转变形成成腐泥。生物化学变化转变形成成

31、腐泥。 煤化作用煤化作用: 由泥炭转变为腐植煤的过程，或由腐由泥炭转变为腐植煤的过程，或由腐 泥转变为腐泥煤的过程。泥转变为腐泥煤的过程。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry （1 1）泥炭化作用与腐泥化作用）泥炭化作用与腐泥化作用 第一阶段：氧化分解和水解作用第一阶段：氧化分解和水解作用 植物遗体被沼泽中的水掩盖后，最初是处于泥炭沼泽植物遗体被沼泽中的水掩盖后，最初是处于泥炭沼泽的表层，由于表层覆水浅、阳光充足、空气流通，又有大的表层，由于表层覆水浅、阳光充足、空气流通，又有大量的有机质提供养料，很适易微生

32、物的生存，水中含有大量的有机质提供养料，很适易微生物的生存，水中含有大量的需氧细菌，植物遗体在需氧细菌的作用下发生氧化分量的需氧细菌，植物遗体在需氧细菌的作用下发生氧化分解和水解作用，转化成结构简单、化学性质活泼的有机化解和水解作用，转化成结构简单、化学性质活泼的有机化合物。例如：纤维素经需氧细菌水解后形成单糖，木质素合物。例如：纤维素经需氧细菌水解后形成单糖，木质素被氧化分解成芳香酸和脂肪酸，蛋白质被分解为氨基酸。被氧化分解成芳香酸和脂肪酸，蛋白质被分解为氨基酸。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry （1

33、1）泥炭化作用与腐泥化作用）泥炭化作用与腐泥化作用 第二阶段：厌氧分解第二阶段：厌氧分解 随着地壳的沉降和植物遗体堆积，分解产物和未分解随着地壳的沉降和植物遗体堆积，分解产物和未分解的植物遗体被埋到泥炭沼泽的中层和底层，氧化环境逐渐的植物遗体被埋到泥炭沼泽的中层和底层，氧化环境逐渐被还原环境取代，这时需氧细菌的数量不断减少，厌氧细被还原环境取代，这时需氧细菌的数量不断减少，厌氧细菌的数量显著增多，在厌氧细菌的作用下，植物有机组分菌的数量显著增多，在厌氧细菌的作用下，植物有机组分发生厌氧分解，其中纤维素、果胶经厌氧分解生成丁酸、发生厌氧分解，其中纤维素、果胶经厌氧分解生成丁酸、醋酸等产物，蛋白质

34、分解产生氨基酸，脂肪分解成脂肪酸。醋酸等产物，蛋白质分解产生氨基酸，脂肪分解成脂肪酸。 另外，在厌氧细菌的作用下分解产物之间，分解产物另外，在厌氧细菌的作用下分解产物之间，分解产物与植物残体之间又不断发生一系列复杂的生物化学变化，与植物残体之间又不断发生一系列复杂的生物化学变化，逐渐化合形成腐植酸、腐植酸盐、沥青质、硫化氢、二氧逐渐化合形成腐植酸、腐植酸盐、沥青质、硫化氢、二氧化碳、甲烷、氢等。化碳、甲烷、氢等。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 研究表明，由植物转变成泥炭后，其化学组研究表明，由植物转变成

35、泥炭后，其化学组成发生了明显的变化，其中，植物中所含的成发生了明显的变化，其中，植物中所含的蛋白蛋白质全部消失了质全部消失了，在植物中占主要地位的，在植物中占主要地位的纤维素、纤维素、木质素也所剩无几；木质素也所剩无几；而植物中原本没有的而植物中原本没有的腐植酸腐植酸在泥炭中的含量却在泥炭中的含量却相当高相当高。元素组成上，泥炭的。元素组成上，泥炭的碳含量比植物高，氢、氮的含量有所增高，而氧、碳含量比植物高，氢、氮的含量有所增高，而氧、硫的含量降低较多。硫的含量降低较多。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry第

36、二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 泥炭的有机组成包括以下几个部分：泥炭的有机组成包括以下几个部分：（1 1）腐植酸腐植酸是由高分子羟基芳香羧酸所组）腐植酸腐植酸是由高分子羟基芳香羧酸所组成的复杂混合物，具有酸性，是一种无定形的高成的复杂混合物，具有酸性，是一种无定形的高分子胶体物质，是泥炭中最主要的成分。分子胶体物质，是泥炭中最主要的成分。（2 2）沥青质它是由分解产物经化学合成作用形成）沥

37、青质它是由分解产物经化学合成作用形成的，也可以由树脂、树腊、孢子等转化而成。的，也可以由树脂、树腊、孢子等转化而成。（3 3）未分解或分解不完全的纤维素、半纤维素、果）未分解或分解不完全的纤维素、半纤维素、果胶和木质素。胶和木质素。（4 4）角质、树脂、孢子等稳定组分。）角质、树脂、孢子等稳定组分。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry （2）煤化作用）煤化作用 根据作用条件的不同，煤化作用又可分为两个阶根据作用条件的不同，煤化作用又可分为两个阶段：段： 成岩作用：由泥炭变成具有岩石状的褐煤。成岩作用：由泥炭变

38、成具有岩石状的褐煤。 变质作用：褐煤逐渐演变成烟煤、无烟煤。变质作用：褐煤逐渐演变成烟煤、无烟煤。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 变质作用变质作用 褐煤形成后，由于地壳继续沉降，使褐煤层被埋到地褐煤形成后，由于地壳继续沉降，使褐煤层被埋到地下更深的地方，褐煤继续受到深部不断增高的温度和压力下更深的地方，褐煤继续受到深部不断增高的温度和压力的作用，进一步引起煤中有机质分子的重新排列，聚合程的作用，进一步引起煤中有机质分子的重新排列，聚合程度增高，使煤的结构、物理性质和化学性质发生变化；同度增高，使煤的结构

39、、物理性质和化学性质发生变化；同时元素组成的含量也在改变，其中碳含量进一步增加，氧时元素组成的含量也在改变，其中碳含量进一步增加，氧和氢的含量逐渐减少；挥发分和水分的含量减少，腐植酸和氢的含量逐渐减少；挥发分和水分的含量减少，腐植酸完全消失，煤的光泽增强，密度进一步增大，褐煤逐渐演完全消失，煤的光泽增强，密度进一步增大，褐煤逐渐演变成烟煤、无烟煤。变成烟煤、无烟煤。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 煤化程度：一般是指从泥炭到无烟煤的变煤化程度：一般是指从泥炭到无烟煤的变化过程。泥炭的煤化程度最低，无烟煤的

40、化过程。泥炭的煤化程度最低，无烟煤的煤化程度最高。煤化程度最高。 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 影响煤变质的因素影响煤变质的因素 温度、压力和时间温度、压力和时间 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry 成岩作用成岩作用 泥炭层层堆积之后，由于地壳持续沉降，泥炭层被埋泥炭层层堆积之后，由于地壳持续沉降，泥

41、炭层被埋到地下一定深度，被泥沙等沉积物覆盖，在上覆岩层的巨到地下一定深度，被泥沙等沉积物覆盖，在上覆岩层的巨大压力下，逐渐被压紧，失去水分，密度增大，生物化学大压力下，逐渐被压紧，失去水分，密度增大，生物化学作用减弱以至消失后，泥炭中碳元素的含量逐渐增加，氧、作用减弱以至消失后，泥炭中碳元素的含量逐渐增加，氧、氢元素的含量逐渐减少，腐植酸的含量不断降低直至完全氢元素的含量逐渐减少，腐植酸的含量不断降低直至完全消失，经过这一系列的复杂变化，无定形胶态状的泥炭逐消失，经过这一系列的复杂变化，无定形胶态状的泥炭逐渐变成了致密的具有岩石状的褐煤，故称成岩作用。此时，渐变成了致密的具有岩石状的褐煤，故称

42、成岩作用。此时，化学组成发生了明显变化化学组成发生了明显变化。（压紧、失水、胶体老化、硬。（压紧、失水、胶体老化、硬结）也发生一些分解和解聚反应。结）也发生一些分解和解聚反应。第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry a 温度温度 1930年，年，WGropp（格罗普）曾将泥炭置于密闭的（格罗普）曾将泥炭置于密闭的高压容器内进行加热试验，在高压容器内进行加热试验，在100MPa的压力条件下加热的压力条件下加热到到200时，试样在很长时间内并无变化，当温度超过时，试样在很长时间内并无变化，当温度超过200时，试样开始

43、发生变化，泥炭转变成褐煤；当压力时，试样开始发生变化，泥炭转变成褐煤；当压力升高到升高到180MPa，而温度低于，而温度低于320时，褐煤一直无明显时，褐煤一直无明显变化，当温度升到变化，当温度升到320时，褐煤转变成具有长焰煤性质时，褐煤转变成具有长焰煤性质的产物；继续升温到的产物；继续升温到345，可得到具有典型烟煤性质的，可得到具有典型烟煤性质的产物，当温度升至产物，当温度升至500时，产物具有无烟煤的性质。可时，产物具有无烟煤的性质。可见温度是促使煤变质的重要因素。见温度是促使煤变质的重要因素。第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal Chemistry

44、Coal Chemistry b 压力压力 由于上覆岩层沉积厚度不断增大，使地下的岩层、由于上覆岩层沉积厚度不断增大，使地下的岩层、煤层受到很大的静压力，导致煤和岩石的体积收缩，在体煤层受到很大的静压力，导致煤和岩石的体积收缩，在体积收缩过程中，发生内磨擦而放出热量，使地温升高，间积收缩过程中，发生内磨擦而放出热量，使地温升高，间接地促进煤的变质。此外在地壳运动的过程中，还会产生接地促进煤的变质。此外在地壳运动的过程中，还会产生一定方向的构造应力，在构造应力的作用下，形成断裂构一定方向的构造应力，在构造应力的作用下，形成断裂构造，断裂两侧岩块相对位移时，放出热量，也可引起煤变造，断裂两侧岩块相

45、对位移时，放出热量，也可引起煤变质。质。第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry C 时间：时间： 时间是影响煤变质的另一重要因素。时间是影响煤变质的另一重要因素。在温度、压力大致相同的条件下，煤化程在温度、压力大致相同的条件下，煤化程度取决于受热时间的长短，受热时间越长，度取决于受热时间的长短，受热时间越长，煤化程度越高，受热时间短，煤化程度低。煤化程度越高，受热时间短，煤化程度低。但它并不是一个决定性的因素，但它并不是一个决定性的因素， 第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal

46、ChemistryCoal Chemistry 莫斯科近郊的下石炭纪煤至今仍处在褐煤阶段，而莫斯科近郊的下石炭纪煤至今仍处在褐煤阶段，而在同一时期形成的其他煤已演变为烟煤可无烟煤。经考察在同一时期形成的其他煤已演变为烟煤可无烟煤。经考察发现，这一煤田形成后，这里的地壳一直未下沉，煤层经发现，这一煤田形成后，这里的地壳一直未下沉，煤层经受温度估计从未超过受温度估计从未超过20-25。而苏联西伯利亚东部沿海。而苏联西伯利亚东部沿海的煤田形成于第三纪，同一般煤田比可算是年轻的，但由的煤田形成于第三纪，同一般煤田比可算是年轻的，但由于这里发生过激烈而又频繁的地壳运动和火山活动，煤田于这里发生过激烈而又

47、频繁的地壳运动和火山活动，煤田受到较高温度的作用，所以这部分煤已演变为高变质的烟受到较高温度的作用，所以这部分煤已演变为高变质的烟煤，甚至有一部分已成为无烟煤。煤，甚至有一部分已成为无烟煤。第二章第二章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成煤化学煤化学 Coal ChemistryCoal Chemistry （3）成煤环境和过程对煤质的影响）成煤环境和过程对煤质的影响 a 沼泽的演变：沼泽的演变： 根据沼泽水的补给来源，沼泽分为低位根据沼泽水的补给来源，沼泽分为低位沼泽、中位沼泽和高位沼泽。沼泽、中位沼泽和高位沼泽。 低位沼泽（富营养沼泽）：是沼泽发育的初级阶段。低位沼泽（富营养沼泽）：是沼泽发育的初级阶段。水源主要靠地下水和地表水补给，水质为微酸性到中性，水源主要靠地下水和地表水补给，水质为微酸性到中性，富含矿物质和无机盐类，生长着富营养型植物，如苔草、富含矿物质和无机盐类，生长着富营养型植物，如苔草、芦苇和赤扬等。由于低位沼泽的水中矿物质、无机盐丰富，芦苇和赤扬