1、煤地质学百科名片煤煤是重要能源之一，也是炼焦工业和冶金工业的重要原料。煤地质学是以地质理论为基础，研究煤、煤层、含煤岩系、煤盆地以及与煤共生的其他矿产(油页岩、煤成气等)的物质成分、成因、性质及其分布规律的学科。也称煤田地质学。是地质学中形成较早的分支学科。煤地质学与大地构造学、构造地质学、沉积学、矿床学、地球物理探矿和石油地质学等密切相关。目录煤的重要性 历史 煤田地质学 中国煤炭资源的分布 中国煤层气资源分布 中国煤层气资源的含气性评价 中国煤田地质特征概述 煤的重要性 历史 煤田地质学 中国煤炭资源的分布 中国煤层气资源分布 中国煤层气资源的含气性评价 中国煤田地质特征概述 展开编 辑
2、本 段 煤 的 重 要 性煤 炼 焦 过 程 中 可 获 得 焦 油 、 煤 气 和 氨 水 等 副 产 品 ， 从 中 还 可 制 取 化 学 工业 原 料 苯 、 甲 苯 、 酚 和 萘 等 。 这 些 化 学 工 业 原 料 是 染 料 、 药 品 、 肥 料 、 炸 药 、人 造 纤 维 等 几 百 种 产 品 的 重 要 原 料 。 20 世 纪 70 年 代 初 期 石 油 危 机 出 现 后 ，煤 的 液 化 和 气 化 燃 料 又 使 煤 作 为 洁 净 燃 料 成 为 能 源 的 组 成 部 分 。 煤 或 煤 灰 中还 可 提 取 有 益 的 金 属 元 素 如 锗 、 镓
3、 、 钒 、 金 、 铀 等 。 煤 在 国 民 经 济 中 不 仅 是重 要 的 能 源 ， 也 是 多 种 工 业 的 重 要 原 料 。 编 辑 本 段 历 史中 国 是 世 界 上 最 早 发 现 和 利 用 煤 的 国 家 。 辽 宁 新 乐 古 文 化 遗 址 (6000多 年 前 )中 ， 就 发 现 过 煤 制 工 艺 品 。 山 海 经 中 称 煤 为 “石 涅 ”， 并 载 有几 处 煤 产 地 。 中 国 现 已 发 现 河 南 巩 县 西 汉 时 用 煤 饼 炼 铁 的 遗 迹 。 魏 晋 时 称 煤为 “石 墨 ”或 “石 炭 ”， 晋 水 经 注 中 有 “石 墨
4、可 书 ， 又 燃 之 难 烬 ， 亦 谓之 石 炭 ”， 说 明 当 时 对 煤 的 染 手 、 耐 烧 等 特 性 已 有 了 认 识 。 “煤 ”和“煤 炭 ”两 词 始 见 于 本 草 纲 目 。 在 天 工 开 物 一 书 中 ， 记 述 了 煤 矿开 采 的 通 风 排 气 、 顶 板 支 护 等 ， 还 对 煤 的 块 度 进 行 分 类 ， 并 对 产 地 作 了 记 述 ，如 “明 煤 产 北 ， 碎 煤 产 南 ”； 关 于 煤 的 性 质 与 用 途 分 类 则 有 ： “炎 (焰 )高者 曰 饭 炭 ， 用 于 炊 烹 ； 炎 平 者 曰 铁 炭 ， 用 于 冶 铁 ”
5、； 还 有 “凡 取 煤 经 久 者 ，从 土 面 能 辨 有 无 之 色 ， 然 后 掘 挖 深 至 五 丈 许 方 始 得 煤 ”的 记 载 。 希 腊 和古 罗 马 也 是 用 煤 较 早 的 国 家 ， 希 腊 学 者 泰 奥 弗 拉 斯 托 斯 在 约 公 元 前 300 年所 著 石 史 中 载 有 煤 的 性 质 和 产 地 ； 古 罗 马 大 约 在 2000 年 前 开 始 用 煤 加热 。 18 世 纪 后 半 期 ， 蒸 汽 机 的 应 用 使 煤 的 需 求 量 大 增 。 19 世 纪 中 期 ， 欧洲 许 多 国 家 成 立 地 质 机 构 ， 开 办 矿 业 学
6、校 ， 开 展 地 质 调 查 ， 采 煤 工 业 迅 速 发展 。 此 后 ， 炼 焦 工 业 兴 起 ， 气 化 工 业 诞 生 。 1870 年 左 右 首 次 在 显 微 镜 下 发现 煤 是 从 植 物 转 变 而 来 ， 证 明 了 煤 的 有 机 成 因 说 。 19 世 纪 末 期 到 20 世纪 初 期 ， 电 力 工 业 、 冶 金 工 业 、 有 机 合 成 工 业 蓬 勃 发 展 ， 用 煤 量 大 幅 度 增 加 。为 了 适 应 煤 炭 生 产 的 需 要 ， 大 力 开 展 大 煤 田 的 地 质 调 查 研 究 ， 这 一 时 期 对 煤系 地 层 、 构 造
7、、 煤 的 成 因 和 性 质 等 方 面 ， 有 较 多 的 著 述 ， 如 怀 特 和 蒂 森 的 煤 的 起 源 、 蒂 森 的 古 生 代 烟 煤 的 构 造 等 。 煤 地 质 学 的 研 究 和 发 展 ，使 其 从 矿 床 学 和 采 矿 学 中 分 了 出 来 ， 成 为 独 立 的 学 科 。 20 世 纪 30 年 代以 后 ， 煤 地 质 学 得 到 比 较 系 统 的 发 展 ， 并 进 一 步 分 化 形 成 几 个 分 支 学 科 ， 如煤 岩 学 和 煤 化 学 在 研 究 煤 的 成 因 、 成 分 、 物 理 化 学 性 质 、 工 艺 性 质 的 同 时 ，
8、引 进 其 他 有 关 学 科 进 行 综 合 性 研 究 ， 强 调 煤 质 、 煤 层 、 含 煤 岩 系 的 变 化 和 分布 规 律 与 地 质 因 素 之 间 的 关 系 。 用 岩 石 学 方 法 研 究 煤 的 物 理 组 成 和 类 型 的学 科 为 煤 岩 学 ； 用 化 学 方 法 研 究 煤 的 元 素 组 成 和 工 艺 性 质 的 学 科 为 煤 化 学 。 成 煤 作 用 研 究 泥 炭 化 作 用 阶 段 、 成 岩 作 用 阶 段 和 变 质 作 用 阶 段 的 转 变 因 素 、条 件 、 过 程 和 内 容 ， 找 出 煤 的 成 分 和 性 质 复 杂 多
9、 样 的 原 因 ， 认 识 煤 质 的 变 化和 分 布 规 律 ， 进 行 煤 质 评 价 和 预 测 。 聚 煤 盆 地 分 析 以 盆 地 为 整 体 ， 从 演化 发 展 的 观 点 进 行 古 环 境 和 古 构 造 相 结 合 的 分 析 ， 并 进 行 区 域 大 地 构 造 、 古气 候 、 海 水 进 退 以 及 盆 地 在 古 大 陆 的 位 置 等 背 景 分 析 。 煤 的 区 域 分 布 规 律 则从 植 物 演 化 、 气 候 条 件 、 古 地 理 环 境 、 古 构 造 学 等 方 面 对 较 大 区 域 直 至 全 球的 煤 聚 集 规 律 进 行 研 究
10、。 已 知 有 些 含 煤 岩 系 产 出 石 油 、 天 然 气 ， 有 的 石 油建 造 发 育 有 煤 层 ， 因 而 从 成 因 上 研 究 煤 、 石 油 、 天 然 气 的 共 生 关 系 ， 具 有 理论 和 实 际 意 义 。 煤 作 为 油 气 源 岩 已 经 成 为 煤 岩 学 和 油 气 勘 探 工 作 的 一 个 重 要研 究 课 题 。 与 煤 相 邻 的 矿 产 主 要 指 区 域 岩 浆 热 变 质 煤 的 附 近 有 可 能 发 育 金 属矿 产 。 研 究 它 们 之 间 的 关 联 ， 有 助 于 更 好 地 进 行 综 合 找 矿 勘 探 ， 提 高 矿
11、产 勘探 效 率 ， 更 有 效 地 寻 找 、 开 发 有 关 矿 产 。 1973 年 开 始 出 现 的 石 油 危 机 ，迫 使 人 们 寻 找 替 代 石 油 的 能 源 ， 因 而 大 力 开 发 煤 炭 资 源 ， 已 成 为 一 些 国 家 能源 政 策 的 重 要 组 成 部 分 。 大 力 勘 探 煤 炭 资 源 ， 提 高 煤 的 利 用 效 益 ， 发 展 煤 的热 解 液 化 、 气 化 、 合 成 等 煤 的 综 合 利 用 ， 是 世 界 解 决 能 源 问 题 的 共 同 趋 势 。 煤 和 石 油 、 天 然 气 在 形 成 上 存 在 着 密 切 的 成 因
12、 联 系 ， 因 此 ， 煤 地 质 学 和 石 油地 质 学 的 研 究 有 相 互 渗 透 的 趋 势 。 由 于 寻 找 掩 盖 区 煤 田 的 任 务 加 重 ， 因 此 地球 物 理 勘 探 的 应 用 也 日 益 重 要 。 例 如 ， 应 用 反 射 地 震 成 果 来 解 释 地 下 煤 层 的赋 存 部 位 和 展 布 ， 已 取 得 成 功 等 。 煤 和 黑 色 页 岩 中 锗 、 镓 、 钒 、 金 等 元 素 富集 的 研 究 ， 已 成 了 煤 和 黑 色 页 岩 有 机 地 球 化 学 的 研 究 方 向 。 20 世 纪 70年 代 以 来 ， 把 沉 积 学
13、的 进 展 应 用 于 煤 地 质 学 ， 在 聚 煤 盆 地 分 析 、 成 煤 沉 积 环境 模 式 的 建 立 和 煤 田 煤 质 预 测 等 方 面 都 取 得 了 成 效 ， 煤 沉 积 学 和 煤 盆 地 分 析研 究 的 重 要 性 日 益 显 著 。 编 辑 本 段 煤 田 地 质 学 绪 论1、 煤 田 地 质 学 的 概 念 它 是 研 究 煤 在 地 壳 中 分 布 、 聚 集 规 律 的 科 学 。 2、 煤 田 地 质 学 简 史 18 世 纪 后 半 叶 ， 蒸 气 机 的 广 泛 应 用 带 来 了 工 业 革命 ， 促 进 了 煤 炭 资 源 的 需 求 。 为
14、 了 寻 找 煤 炭 资 源 ， 欧 洲 许 多 国 家 成 立 了 地 质调 查 机 构 ， 进 行 地 质 找 矿 。 19 世 纪 末 到 20 世 纪 初 ， 电 力 、 冶 金 和 炼 钢 等工 业 飞 速 发 展 ， 加 速 了 对 煤 炭 资 源 的 需 求 ， 一 些 发 达 国 家 进 行 了 大 规 模 地 质调 查 ， 发 表 了 许 多 煤 地 质 学 方 面 的 学 术 成 果 。 1924 年 ， 德 国 学 者 波 多 涅 发表 了 普 通 煤 岩 学 概 论 一 书 。 我 国 煤 地 质 学 的 研 究 起 源 于 鸦 片 战 争 。 1922 年 ， 中 国
15、 地 质 学 会 成 立 。 新 中 国 成 立 后 ， 开 展 了 两 次 大 规 模 煤 田 预测 工 作 ， 出 版 了 许 多 区 域 性 煤 田 地 质 著 作 。 目 前 ， 煤 地 质 学 发 展 日 趋 成熟 ， 综 合 地 层 学 、 沉 积 学 等 理 论 ， 煤 地 质 学 的 发 展 仍 呈 现 勃 勃 生 机 。 3、 研 究 内 容 成 煤 的 原 始 物 质 和 植 物 的 堆 积 环 境 。 泥 炭 化 作 用和 腐 泥 化 作 用 。 煤 化 作 用 及 变 质 作 用 类 型 。 煤 的 物 理 性 质 。 含 煤 沉 积 体 系 。 聚 煤 盆 地 及 聚
16、 煤 规 律 。 煤 的 伴 生 矿 产 资 源 （ 煤 层气 ） 。 中 国 煤 田 地 质 特 征 。 4、 研 究 方 法 结 合 植 物 学 、 沉 积 学 、 地 层 学 和 构 造 地 质 学 等 理 论 ， 利用 现 代 测 试 技 术 手 段 进 行 综 合 研 究 。 5、 学 习 的 意 义 掌 握 煤 田 分 布 的 规 律 ， 可 以 为 预 测 和 开 发 煤 炭 资 源 服务 ； 了 解 煤 的 物 理 化 学 性 质 ， 可 以 为 煤 的 加 工 利 用 及 开 发 新 产 品 服 务 。 第 一 章 成 煤 原 始 物 质 与 堆 积 环 境1、 煤 的 概
17、念 ： 煤 是 一 种 固 态 的 可 燃 有 机 岩 。 2、 成 煤 作 用 的 概 念 ： 从 植 物 死 亡 、 堆 积 一 直 到 转 变 成 煤 ， 经 历 了 复 杂的 生 物 化 学 、 物 理 化 学 及 地 球 化 学 等 一 系 列 变 化 ， 这 些 作 用 总 称 为 成 煤 作 用 。3、 成 煤 作 用 的 两 个 阶 段 ： 第 一 阶 段 是 腐 泥 化 阶 段 或 泥 炭 化 阶 段 。 在 这一 阶 段 ， 植 物 的 遗 体 被 微 生 物 分 解 、 化 合 、 聚 积 ， 低 等 植 物 转 变 为 腐 泥 ， 高等 植 物 转 变 为 泥 炭 。
18、第 二 阶 段 为 煤 化 作 用 阶 段 。 由 于 地 壳 沉 降 ， 植 物 死 亡 后形 成 的 泥 炭 或 腐 泥 埋 藏 于 地 下 深 处 ， 在 温 度 和 压 力 条 件 下 发 生 固 结 成 岩 作 用和 变 质 作 用 。 泥 炭 转 变 为 年 轻 的 褐 煤 所 经 历 的 作 用 是 成 岩 作 用 ， 从 年 轻 的 河面 转 变 为 老 褐 煤 、 烟 煤 和 屋 檐 煤 所 经 历 的 作 用 称 为 变 质 作 用 。 第 一 节 成 煤 物 质1、 植 物 的 演 化 与 成 煤 作 用 的 关 系 ： 植 物 是 成 煤 的 主 要 原 始 物 质 ，
19、 因此 植 物 的 演 化 直 接 影 响 煤 的 形 成 。 菌 藻 类 植 物 时 代 。 太 古 代 到 早 泥 盆世 。 早 期 维 管 植 物 时 代 。 晚 志 留 世 到 中 泥 盆 世 ， 水 生 植 物 向 陆 生 植 物 过渡 。 蕨 类 和 古 老 裸 子 植 物 时 代 。 晚 泥 盆 世 到 晚 二 叠 世 ， 高 等 植 物 繁 盛 时期 ， 典 型 植 物 是 高 大 的 乔 木 ， 聚 煤 作 用 强 ， 石 炭 -二 叠 纪 是 第 一 大 聚 煤 期 。 裸 子 植 物 时 代 。 晚 二 叠 世 到 中 生 代 ， 受 海 西 和 印 支 构 造 运 动
20、影 响 ， 陆 地 面积 扩 大 ， 地 形 高 差 明 显 ， 侏 罗 纪 和 早 白 垩 纪 是 第 二 大 聚 煤 期 。 我 国 西 部 侏 罗纪 煤 炭 资 源 是 全 国 煤 炭 资 源 总 量 的 60%左 右 。 被 子 植 物 时 代 。 早 白 垩 世到 古 近 纪 和 新 近 纪 ， 构 造 活 动 强 烈 ， 气 候 分 带 明 显 ， 是 第 三 大 聚 煤 期 。 2、 植 物 的 组 成 植 物 主 要 由 碳 水 化 合 物 （ 纤 维 素 、 半 纤 维 素 和 果 胶 质 ） 、 木 质 素 、 蛋 白质 和 脂 类 化 合 物 组 成 。 低 等 植 物
21、主 要 由 蛋 白 质 和 碳 水 化 合 物 组 成 ， 脂 类 含 量较 高 。 高 等 植 物 以 纤 维 素 、 半 纤 维 素 和 木 质 素 为 主 。 碳 水 化 合 物 （ 纤 维 素 、 半 纤 维 素 和 果 胶 质 ） 纤 维 素 是 构 成 植 物 细 胞 壁 的 主 要 物 质 ， 易 于 水 解 ， 水 解 后 呈 胶 体 状 。 木 质 素 木 质 素 也 是 构 成 植 物 细 胞 壁 的 主 要 物 质 ， 比 纤 维 素 稳 定 ， 不 易 水 解 。 在沼 泽 环 境 中 被 微 生 物 分 解 ， 参 与 形 成 腐 植 质 。 蛋 白 质 蛋 白 质
22、是 植 物 细 胞 质 的 主 要 物 质 ， 在 植 物 体 中 所 占 比 例 不 大 ， 亲 水 性 强 ，煤 中 的 N 和 S 与 植 物 的 蛋 白 质 有 关 。 脂 类 化 合 物 不 溶 于 水 ， 可 溶 于 有 机 溶 剂 。 脂 类 化 合 物 包 括 脂 肪 、 蜡 质 、 树 脂 、 角 质 、木 栓 质 和 孢 粉 质 。 脂 肪 性 质 较 稳 定 ， 分 解 形 成 脂 肪 酸 ； 蜡 质 、 树 脂 、 角 质 、木 栓 质 性 质 稳 定 ， 孢 粉 质 性 质 很 稳 定 ， 能 耐 一 定 的 温 度 和 酸 、 碱 处 理 ， 常 保存 于 煤 中
23、。 第 二 节 植 物 遗 体 的 堆 积 环 境1、 沼 泽 的 概 念 沼 泽 是 地 表 土 壤 充 分 湿 润 、 季 节 性 或 长 期 积 水 ， 丛 生 着 喜 湿 性 植 物 的 低洼 地 段 。 形 成 泥 炭 层 堆 积 的 沼 泽 称 泥 炭 沼 泽 。 它 既 不 是 真 正 的 陆 地 ， 也 不 是水 体 ， 而 是 介 于 二 者 之 间 的 过 渡 状 态 。 2、 泥 炭 的 形 成 与 积 累 植 物 死 亡 后 ， 经 生 物 化 学 作 用 分 解 、 合 成 和 聚 积 ， 当 有 机 物 堆 积 量 超 过分 解 量 时 ， 才 会 形 成 泥 炭
24、层 。 泥 炭 沼 泽 垂 直 剖 面 分 三 层 ： 表 层 （ 氧 化 环 境 ） 、中 间 层 （ 过 渡 海 景 ） 、 底 层 （ 还 原 环 境 ） 。 3、 植 物 残 骸 的 堆 积 方 式 以 原 地 堆 积 为 主 ， 少 数 是 异 地 堆 积 。 具 有 工 业 可 采 意 义 的 煤 层 大 都 是 原地 堆 积 。 第 三 节 泥 炭 沼 泽1、 泥 炭 沼 泽 的 类 型 根 据 泥 炭 沼 泽 的 表 面 形 态 、 水 源 补 给 、 营 养 和 植 被 特 征 ， 可 以 分 为 三 种类 型 ： 低 位 泥 炭 沼 泽 低 位 泥 炭 沼 泽 潜 水 位
25、较 高 ， 水 源 补 给 充 足 、 营 养 丰 富 、 植 被 茂 盛 。 易 堆积 泥 炭 层 。 高 位 泥 炭 沼 泽 高 位 泥 炭 沼 泽 潜 水 位 较 低 ， 水 源 补 给 主 要 依 靠 降 水 ， 营 养 差 ， 多 为 草 本和 苔 藓 ， 不 利 于 泥 炭 层 形 成 。 中 位 泥 炭 沼 泽 中 位 泥 炭 沼 泽 的 状 态 介 于 上 述 二 者 之 间 。 2、 泥 炭 沼 泽 的 发 育 地 段 滨 海 平 原 。 具 有 低 位 泥 炭 沼 泽 发 育 环 境 。 内 陆 的 河 流 、 湖 泊 。 山 地 和 高 原 地 段 。 3、 泥 炭 沼
26、泽 形 成 的 方 式 水 域 转 化 为 泥 炭 沼 泽 ， 又 包 括 三 种 模 式 ： 浅 水 缓 岸 湖 转 化 为 泥 炭 沼 泽 ， 植 物 生 长 类 型 具 有 分 带 现 象 ， 在 泥 炭 形 成过 程 中 ， 湖 水 不 断 淤 浅 ， 植 物 类 型 也 相 应 推 移 。 深 水 陡 岸 湖 转 化 为 泥 炭 沼 泽 ， 浮 游 植 物 死 亡 后 ， 沉 入 湖 底 ， 转 化 为 泥 炭 。河 流 转 化 为 泥 炭 沼 泽 ， 类 似 浅 水 缓 岸 湖 转 化 模 式 。 陆 地 沼 泽 化 地 面 上 封 闭 的 洼 地 可 能 形 成 沼 泽 。 第
27、四 节 泥 炭 的 主 要 组 成 及 性 质1、 泥 炭 的 化 学 组 成 泥 炭 中 除 了 含 有 大 量 的 水 分 外 ， 还 包 括 有 机 质 和 矿 物 质 。 有 机 质 。 包 括 植 物 残 体 和 腐 植 质 。 泥 炭 有 机 质 含 量 是 指 有 机 质 占 泥 炭 干 物 质 总 量 的 百 分 比 。 我 国 泥 炭 以 草本 泥 炭 为 主 ， 有 机 质 含 量 占 60%左 右 。 有 机 质 中 ， C： 55%， O： 35%， H： 6%， N： 2%， S： 0.3% 在 泥 炭 有 机 质 中 ， 以 稀 碱 溶 液 提 取 的 物 质 称
28、为 腐 植 酸 ， 是 泥 炭 的 特 征 组分 ， 腐 植 酸 不 是 单 一 化 合 物 ， 而 是 由 分 子 大 小 不 同 、 结 构 也 不 同 的 羟 基 芳 香羧 酸 组 成 的 混 合 物 。 矿 物 质 泥 炭 中 的 矿 物 质 主 要 来 源 于 风 、 水 流 挟 带 的 矿 物 质 通 过 沉 积 作 用 ， 转 化为 泥 炭 的 组 分 。 常 见 的 矿 物 质 有 石 英 、 次 生 粘 土 矿 物 。 元 素 以 硅 为 主 ， 其 次是 铁 、 铝 、 钙 、 镁 ， 矿 物 质 的 另 一 来 源 是 植 物 本 身 。 2、 泥 炭 的 物 理 化 学
29、 性 质 分 解 度 ： 是 指 植 物 残 体 由 于 腐 解 作 用 失 去 细 胞 结 构 物 质 的 相 对 含 量 ，或 者 是 泥 炭 中 无 定 形 腐 植 质 占 有 机 质 的 百 分 含 量 。 含 水 性 有 湿 度 和 持 水 量 两 种 表 示 方 法 。 泥 炭 湿 度 是 指 泥 炭 中 水 分 占 泥 炭 总 重 的百 分 比 。 持 水 量 是 指 泥 炭 中 水 分 占 泥 炭 干 物 质 重 量 的 百 分 比 。 泥 炭 的 比 重 和 容 重 泥 炭 的 比 重 一 般 为 1.4 左 右 ， 藓 类 泥 炭 较 轻 ， 木 本 泥 炭 和 草 本 泥
30、 炭 偏 重 。无 量 纲 。 泥 炭 在 自 然 状 态 下 的 容 重 称 湿 容 重 ， 干 燥 后 的 容 重 称 干 容 重 。 单 位 是g/cm 结 构 和 颜 色 泥 炭 结 构 疏 松 多 孔 ， 力 学 稳 定 性 差 。 苔 藓 泥 炭 呈 海 绵 状 ， 草 本 泥 炭 呈 纤维 状 ， 木 本 泥 炭 为 碎 块 状 。 泥 炭 的 颜 色 与 植 物 、 分 解 度 和 矿 物 质 有 关 。 例 如 ， 苔 藓 泥 炭 呈 黄 色 ， 分解 转 变 为 腐 植 质 呈 黑 色 ， 含 蓝 铁 矿 呈 蓝 色 ， 含 菱 铁 矿 呈 浅 绿 色 。 泥 炭 的 可
31、燃 性 泥 炭 具 有 可 燃 性 ， 用 发 热 量 表 示 。 我 国 泥 炭 发 热 量 多 在 10-12MJ/Kg。 3、 泥 炭 的 类 型 根 据 植 物 的 组 成 ， 泥 炭 分 为 草 本 泥 炭 、 木 本 泥 炭 和 藓 类 泥 炭 。 泥炭类型 灰分含量 分解能力 酸碱度 含水量 颜色 弹性草本泥炭 较高 较强 微酸碱性 较少 暗 较差木本泥炭 较低 较弱 少 红褐色 差藓类泥炭 低 弱 酸性 高 淡 强第 二 章 第 一 节 泥 炭 化 作 用1、 泥 炭 化 的 生 物 化 学 变 化 可 分 为 两 个 阶 段 ： 生 物 化 学 分 解 和 生 物 化 学合
32、成 。 植 物 残 骸 中 的 有 机 化 合 物 经 氧 化 分 解 、 水 解 ， 转 化 为 简 单 的 化 学 性 质活 泼 的 化 合 物 。 分 解 产 物 之 间 合 成 较 稳 定 的 有 机 化 合 物 ， 如 腐 植 酸 、 沥 青 质 。 形 成 腐植 酸 的 过 程 或 作 用 称 为 腐 植 化 作 用 ， 腐 植 化 作 用 不 是 生 物 作 用 ， 而 是 在 氧 化环 境 中 的 化 学 作 用 。 2、 凝 胶 化 作 用 植 物 在 泥 炭 化 过 程 中 经 历 了 腐 植 化 作 用 后 ， 继 而 将 经 历 凝 胶 化 作 用 ； 凝胶 化 作 用
33、 是 指 植 物 的 主 要 组 成 部 分 在 泥 炭 化 过 程 中 经 过 生 物 化 学 变 化 和 物 理化 学 变 化 ， 形 成 以 腐 植 酸 和 沥 青 质 为 主 要 成 分 的 胶 体 物 质 的 过 程 。 由 于 植 物的 木 质 素 和 纤 维 素 在 物 理 化 学 性 质 上 都 属 于 凝 胶 体 ， 吸 水 能 力 强 ， 在 还 原 环境 中 逐 渐 分 解 ， 细 胞 壁 先 吸 水 膨 胀 ， 胞 腔 缩 小 ， 最 后 完 全 丧 失 细 胞 结 构 ， 形成 无 结 构 胶 体 ， 或 进 一 步 转 化 为 溶 胶 ； 当 电 性 、 酸 碱 性
34、 、 温 度 变 化 时 ， 产 生胶 体 化 学 变 化 ， 上 述 物 质 形 成 凝 胶 状 态 。 因 为 这 一 过 程 既 有 厌 氧 生 物 作 用 ，又 有 胶 体 化 学 作 用 ， 所 以 又 称 “生 物 化 学 凝 胶 化 作 用 ”。 3、 丝 炭 化 作 用 当 沼 泽 表 面 比 较 干 燥 ， 氧 供 应 充 足 的 情 况 下 ， 植 物 细 胞 壁 中 的 木 质 素 和纤 维 素 在 微 生 物 参 与 下 脱 氢 、 脱 水 ， 碳 含 量 增 加 ， 氧 化 到 一 定 阶 段 后 植 物 遗体 迅 速 转 入 弱 氧 化 或 还 原 环 境 中 ，
35、或 被 泥 沙 覆 盖 后 中 断 氧 化 作 用 ， 这 个 过 程称 为 丝 炭 化 作 用 。 如 果 丝 炭 化 过 程 持 续 进 行 ， 将 可 能 导 致 植 物 遗 体 全 部 分 解 。 当 植 物 遗 体 存 在 氧 化 和 还 原 环 境 交 替 变 化 时 ， 丝 炭 化 和 凝 胶 化 作 用 可 能交 替 进 行 。 需 说 明 的 是 ， 当 丝 炭 化 作 用 充 分 形 成 丝 炭 物 质 后 ， 凝 胶 化 作 用 也就 终 止 了 。 第 二 节 残 植 化 作 用残 植 化 作 用 是 泥 炭 化 作 用 中 的 一 种 特 殊 情 况 。 当 泥 炭
36、沼 泽 水 流 畅 通 时 ，在 长 期 供 氧 充 足 情 况 下 ， 不 稳 定 组 分 被 充 分 分 解 ， 被 流 水 带 走 ， 稳 定 组 分 富集 的 过 程 。 还 有 一 种 情 况 是 ， 当 沼 泽 潜 水 面 下 降 ， 植 物 遗 体 没 有 被 水 覆 盖 而强 烈 氧 化 ， 造 成 稳 定 组 分 富 集 。 残 植 化 作 用 的 产 物 经 煤 化 作 用 形 成 残 植 煤 。 第 三 节 腐 泥 化 作 用在 湖 泊 、 沼 泽 水 深 地 带 、 海 湾 、 浅 海 等 水 体 中 ， 低 等 植 物 藻 类 和 浮 游 生物 遗 体 在 还 原 环
37、 境 中 厌 氧 微 生 物 的 参 与 下 ， 经 过 复 杂 的 生 物 化 学 变 化 形 成 富含 水 分 的 有 机 软 泥 。 这 个 过 程 称 腐 泥 化 作 用 。 低 等 植 物 经 分 解 、 缩 合 和 聚 合 ， 形 成 富 水 棉 絮 状 的 胶 体 物 质 ， 经 脱 水 和压 实 ， 形 成 腐 泥 。 腐 泥 的 颜 色 一 般 为 黄 色 、 暗 褐 色 和 黑 灰 色 。 第 四 节 泥 炭 成 分 、 性 质 不 同 的 影 响 因 素1、 植 物 群 落 木 本 植 物 富 含 纤 维 素 和 木 质 素 ， 易 形 成 凝 胶 化 物 质 ， 形 成
38、 的 煤 以 光 亮 煤为 特 征 ； 草 本 植 物 含 有 较 多 的 纤 维 素 和 蛋 白 质 ， 不 稳 定 成 分 分 解 ， 稳 定 组 分富 集 ， 形 成 富 含 稳 定 组 分 （ 壳 质 组 ） 的 煤 ， 氢 含 量 和 焦 油 产 出 率 高 ； 苔 藓 植物 能 分 泌 防 腐 剂 ， 因 此 苔 藓 类 泥 炭 常 保 留 较 多 的 不 稳 定 组 分 。 2、 营 养 供 应 根 据 植 物 生 长 的 营 养 供 应 ， 可 分 为 三 种 类 型 ： 富 营 养 型 、 中 营 养 型 和 贫营 养 型 。 低 位 泥 炭 沼 泽 常 形 成 富 营 养
39、型 泥 炭 ， 高 位 泥 炭 沼 泽 常 形 成 贫 营 养 型 泥 炭 ，中 位 泥 炭 沼 泽 常 形 成 中 营 养 型 泥 炭 。 3、 介 质 的 酸 度 酸 度 高 不 利 于 细 菌 生 存 ， 中 性 或 弱 碱 性 有 利 于 细 菌 繁 殖 。 富 钙 的 沼 泽 中 ， 多 以 石 灰 岩 为 基 底 ， 喜 氧 细 菌 活 跃 ， 水 生 植 物 为 主 ， 形成 的 煤 中 S、 N 含 量 高 ， 可 能 与 硫 细 菌 的 强 烈 活 动 有 关 。 高 位 泥 炭 沼 泽 中 ， 酸 度 高 ， 加 上 藓 类 可 分 泌 防 腐 剂 （ 酚 类 ） ， 不
40、利 于 细菌 生 存 ， 所 以 植 物 的 细 胞 结 构 能 保 存 下 来 。 4、 氧 化 还 原 条 件 泥 炭 的 表 层 处 于 氧 化 环 境 中 ， 容 易 被 氧 化 形 成 丝 炭 ； 泥 炭 的 底 层 处 于 还原 环 境 中 ， 容 易 形 成 镜 质 组 煤 。 第 五 节 煤 的 成 因 分 类根 据 成 煤 的 原 始 物 质 和 堆 积 环 境 ， 煤 分 为 三 类 ： 腐 植 类 ： 腐 植 煤 、 残 植 煤 。 高 等 植 物 在 沼 泽 环 境 中 形 成 。 腐 植 腐 泥 类 ： 腐 植 腐 泥 煤 。 高 低 等 植 物 混 合 ， 在 湖
41、泊 和 沼 泽 环 境 中 形成 。 腐 泥 类 ： 腐 泥 煤 。 低 等 植 物 和 少 量 动 物 在 湖 泊 、 沼 泽 深 水 部 位 形 成 。 第 三 章 煤 化 作 用 及 煤 的 变 质 作 用 类 型第 一 节 煤 化 作 用 的 阶 段 和 特 征 1、 煤 化 作 用 的 两 个 阶 段 煤 的 成 岩 作 用 泥 炭 形 成 后 ， 由 于 盆 地 沉 降 ， 在 上 覆 沉 积 物 的 覆 盖 下 埋 藏 于 地 下 ， 经 压实 、 脱 水 、 增 碳 作 用 ， 逐 渐 固 结 ， 经 过 物 理 化 学 作 用 转 变 成 年 轻 的 褐 煤 ， 称为 煤 的
42、 成 岩 作 用 。 在 成 岩 过 程 中 ， 木 质 素 和 纤 维 素 继 续 参 与 形 成 腐 植 酸 ， 已形 成 的 腐 植 质 形 成 凝 胶 化 组 分 。 煤 的 变 质 作 用 年 轻 的 褐 煤 在 较 高 的 温 度 、 压 力 和 较 长 的 时 间 作 用 下 ， 进 一 步 发 生 物 理化 学 变 化 ， 变 成 老 褐 煤 、 烟 煤 、 无 烟 煤 和 变 无 烟 煤 的 过 程 。 在 这 个 过 程 中 ，腐 植 质 不 断 发 生 聚 合 反 应 ， 稠 环 芳 香 系 统 的 侧 链 减 少 ， 芳 构 化 程 度 提 高 ， 分子 排 列 更 加
43、 规 则 。 2、 煤 化 作 用 特 点 增 碳 化 趋 势 。 挥 发 分 减 少 ， 碳 相 对 含 量 增 加 。 结 构 单 一 化 趋 势 。 泥 炭 阶 段 含 多 种 官 能 团 ， 到 无 烟 煤 阶 段 只 含 缩 合 芳核 ， 最 后 演 化 为 石 墨 。 显 微 组 分 均 一 化 趋 势 。 具 有 不 可 逆 性 。 发 展 的 非 线 性 。 结 构 致 密 化 ， 定 向 排 列 化 。 第 二 节 煤 化 作 用 的 因 素 1、 温 度 ： 受 地 热 梯 度 的 影 响 。 2、 时 间 ： 也 是 重 要 因 素 。 3、 压 力 ： 压 力 不 产
44、生 化 学 反 应 ， 但 可 以 使 煤 的 物 理 结 构 发 生 变 化 。 例如 孔 隙 率 、 水 分 含 量 降 低 ， 密 度 增 加 ， 有 机 大 分 子 定 向 排 列 ， 光 的 反 射 率 增加 。 第 三 节 煤 化 程 度 指 标 煤 化 程 度 指 标 ， 也 称 煤 化 指 标 ， 煤 级 指 标 。 常 用 的 煤 化 程 度 指 标 如 下 ： 水 分 。 一 般 情 况 下 ， 从 低 煤 级 到 中 高 煤 级 ， 水 分 减 小 。 挥 发 分 。 在 烟 煤 阶 段 ， 随 煤 化 程 度 提 高 ， 挥 发 分 降 低 。 镜 质 组 反 射 率
45、。 随 煤 化 程 度 提 高 ， 镜 质 组 反 射 率 增 加 。 碳 含 量 。 随 煤 化 程 度 提 高 ， C 在 有 机 质 中 的 相 对 含 量 增 加 。 氢 含 量 。 从 无 烟 煤 到 变 无 烟 煤 阶 段 ， 氢 含 量 降 低 明 显 。 发 热 量 。 发 热 量 与 含 水 量 有 关 ， 是 低 煤 化 阶 段 煤 化 程 度 指 标 。 壳 质 组 荧 光 性 。 壳 质 组 荧 光 性 与 反 射 率 互 为 消 长 ， 是 低 煤 化 程 度 指 标 。 X 射 线 衍 射 。 随 煤 化 程 度 提 高 ， 衍 射 曲 线 变 陡 ， 强 度 增
46、加 。 第 四 节 煤 的 变 质 作 用 类 型 1、 根 据 热 源 的 类 型 ， 煤 的 变 质 作 用 可 分 为 三 种 类 型 ： 深 成 变 质 作 用 。 主 要 是 地 热 引 起 ， 又 称 区 域 变 质 作 用 。 岩 浆 变 质 作 用 。 由 岩 浆 侵 入 产 生 的 热 变 质 作 用 。 动 力 变 质 作 用 。 由 构 造 运 动 产 生 的 变 质 作 用 。 构 造 运 动 产 生 的 动 压 力不 直 接 产 生 化 学 反 应 ， 而 摩 擦 生 热 可 以 加 速 煤 的 变 质 作 用 。 2、 希 尔 特 定 律 德 国 学 者 希 尔 特
47、 根 据 西 欧 煤 田 地 质 规 律 提 出 ， 在 地 层 大 致 水 平 的 情 况 下 ，深 度 每 增 加 100 米 ， 煤 的 挥 发 分 降 低 2.3%， 即 煤 的 变 质 程 度 随 埋 藏 深 度 的增 加 而 提 高 。 第 五 节 煤 的 工 业 分 类 1、 煤 的 工 业 分 类 中 的 一 些 基 本 概 念 基 的 概 念 ： 基 准 ， 前 提 条 件 。 例 如 d,ad,daf,dmmf,ar 分 别 代 表 干 燥基 、 空 气 干 燥 基 ， 干 燥 无 灰 基 、 干 燥 无 矿 物 质 基 和 收 到 基 。 煤 的 粘 结 性 。 是 指
48、煤 粒 （ d50%或 硫 化 物 点 数 15%重 叠 点 数 时 ， 该 点 定 为 矿 物 体 ； 其 它 数据 点 定 为 微 矿 质 煤 。 3、 显 微 组 分 和 显 微 煤 岩 类 型 综 合 分 析 在 目 镜 中 插 入 网 格 微 尺 ， 以 网 格 微 尺 某 一 点 作 为 十 字 丝 ， 综 合 前 面 的 统计 和 判 断 依 据 进 行 统 计 和 分 析 。 三 、 煤 的 反 射 率 测 定 显 微 光 度 计 四 、 仪 器 设 备 1、 自 动 显 微 光 度 计 根 据 灰 度 值 计 算 出 反 射 率 ， 判 断 煤 化 程 度 、 显 微 组 分
49、 或 煤 岩 类 型 。 2、 扫 描 电 子 显 微 镜 ： 用 于 研 究 固 体 的 表 面 形 态 。 3、 核 磁 共 振 ： 特 定 的 原 子 核 在 特 定 的 外 加 磁 场 中 ， 只 吸 收 特 定 频 率 的射 频 能 量 。 用 于 研 究 煤 分 子 的 化 学 结 构 。 芳 香 度 改 变 ， 相 当 于 外 加 磁 场 改 变 ，被 吸 收 的 射 频 频 率 也 改 变 。 4、 电 子 顺 磁 共 振 第 五 章 含 煤 沉 积 体 系1、 含 煤 岩 系 的 概 念 是 指 充 填 于 盆 地 内 含 有 煤 层 的 具 有 共 生 关 系 的 沉 积 总 体 。 含 煤 岩 系 的 颜色 主 要 由 灰 色 、 灰 绿 色 和 黑 色 组 成 ， 岩 石 类 型 包 括 砂 、 泥 岩 、 炭 质 泥 岩 、 灰岩 、 煤 等 。 2、 煤 层 形 成 的 条 件 煤
