有機巖石學(xué)第二講2014

有機巖石學(xué)

（第二講）湯達禎2014年2月煤Coal定義:煤是植物遺體經(jīng)過生物化學(xué)作用,又經(jīng)過物理化學(xué)作用而轉(zhuǎn)變成的沉積有機礦產(chǎn),是多種高分子化合物和礦物質(zhì)組成的混合物，其灰分一般小于40%。有機質(zhì)----固體

----油

----氣無機質(zhì)----礦物

----元素

----水

1、煤的起源聚煤過程古構(gòu)造因素往往起主導(dǎo)作用，同時受古氣候、古地理影響，古植物大量繁殖又在合適的古氣候、古地理條件下產(chǎn)生。古構(gòu)造——聚煤坳陷古氣候與古地理——微地貌和水文條件古植物——成煤物質(zhì)基礎(chǔ)聚煤作用是以上四種因素綜合作用的結(jié)果。

成煤條件成煤作用系統(tǒng)聚煤作用賦煤作用古氣候古地理古植物古構(gòu)造變質(zhì)變形變位從泥炭到煤層的形成古構(gòu)造條件——提供成煤作用緩慢而均勻的沉降運動（均衡補償）和成煤構(gòu)造坳陷

6：3：1——泥炭、褐煤、煙煤1米泥炭－－20厘米煙煤0.5～21毫米/年400～500年褐煤200米數(shù)萬年

古氣候條件——植物生長所需要適宜的溫度和濕度

－－溫暖潮濕的氣候

潮濕溫暖－－光亮煤條帶溫和或微冷－－光亮煤少

古地理條件——提供成煤的場所（成煤環(huán)境）－常年積水的洼地包括地形和沉積環(huán)境在內(nèi)的總體景觀

古植物條件——成煤的物質(zhì)來源。木本植物－－廣泛、工業(yè)意義的煤層

成煤條件——

古氣候帶、海水進退和古植物受全球性控制外，古構(gòu)造因素往往起主導(dǎo)作用。但不決定一切。古氣候、古地理受古構(gòu)造的影響，古植物大量繁殖又在合適的古氣候、古地理條件下產(chǎn)生。古構(gòu)造－－區(qū)域上－－海水進退局部－－－微地貌和水文條件聚煤作用是以上四種因素綜合作用的結(jié)果。

沼澤演化云南小龍?zhí)毒藓衩簩?、成煤物質(zhì)成煤植物的有機組成——成煤植物的有機組成：四類有機化合物組成

1.碳水化合物（醣類）

2.木質(zhì)素

3.蛋白質(zhì)

4.類脂化合物

低等植物－－蛋白質(zhì)、碳水化合物，且脂肪較高高等植物－－纖維素、半纖維素和木質(zhì)素為主木本植物：活細(xì)胞原生質(zhì)、蛋白質(zhì)纖維素、木質(zhì)素角質(zhì)膜、木栓層、孢子花粉類脂化合物成煤植物及其演化——菌藻植物時代（－D）：石煤高灰分腐泥煤南方裸蕨植物時代（S3－D2）：沒有真正的葉和根，最早的陸生植物云南綠勸蕨類、種子蕨植物時代（D3－P2）：鱗木、封印木、蘆木和苛達樹，華北C－P、華南P2裸子植物時代（P2－J3）：銀杏、松柏、蘇鐵；J－K1聚煤期被子植物時代（K1－Q）：第三紀(jì)(古近紀(jì)、新近紀(jì)）聚煤期AncientSwamps成煤植物及其演化全球五個主要聚煤期聚煤期又稱成煤期或成煤時代，是指地質(zhì)歷史中形成具有工業(yè)價值煤礦床的時期。聚煤期特點主要分布典型盆地石炭紀(jì)含煤巖系大都是海陸交替型的，旋回結(jié)構(gòu)明顯，沉積穩(wěn)定，煤層層數(shù)較多，橫向變化不大，儲量豐富，開發(fā)和研究程度高許多著名的大煤田集中于北半球中緯度地帶（西歐、美國、俄羅斯、中國等），南美南部和非洲南部也有少數(shù)分布西歐：魯爾、南威爾士、薩爾；前蘇聯(lián)：頓涅茨、卡拉干達、通古斯、庫茲涅茨；美國：阿帕拉契、伊利諾埃聚煤期特點主要分布典型盆地二疊紀(jì)二疊紀(jì)的聚煤作用是石炭紀(jì)聚煤作用的繼續(xù)和發(fā)展，其規(guī)模和重要性可與石炭紀(jì)相媲美。在北半球，二疊紀(jì)的大型煤田集中于前蘇聯(lián)和中國，印度亦有重要的二疊紀(jì)煤田分布。在南半球，二疊紀(jì)煤田主要分布于澳大利亞東部、非洲南部、拉丁美洲南部以及南極洲。前蘇聯(lián)：通古斯、庫茲涅茨、泰梅爾；中國：華南各大煤田聚煤期特點主要分布典型盆地早侏羅世早、中侏羅世又進入了大規(guī)模的、廣泛的聚煤時期。形成許多大型的、內(nèi)部分異較小、沉積比較穩(wěn)定的煤盆地。世界上最重要的早、中侏羅世煤田集中在中國和前蘇聯(lián)中國：準(zhǔn)噶爾、吐魯番、陜甘寧；前蘇聯(lián)；西伯利亞地區(qū)，如坎斯克一阿欽斯克、伊爾庫茨克、卡拉干達聚煤期特點主要分布典型盆地晚侏羅世-早白堊世含煤巖系既有內(nèi)陸型，又有海陸交替型，但以前者為主。這一時期的聚煤作用在西半球十分微弱；東半球聚煤地區(qū)集中于東北亞，主要是前蘇聯(lián)的遠東部分和中國的東北部。南半球發(fā)現(xiàn)甚少中國：大興安嶺以西地區(qū)和黑龍江省東部聚煤期特點主要分布典型盆地晚白堊世煤層主要是在三角洲平原環(huán)境中堆積的北美是這一時期聚煤作用規(guī)模最大的地區(qū)，世界上最大的晚白堊世煤盆地群縱貫加拿大和美國的西部，在南半球只零星分布加拿大：阿爾伯達；美國：大格林河聚煤期特點主要分布典型盆地第三紀(jì)第三紀(jì)的聚煤作用在世界上相當(dāng)廣泛，但分布集中的地區(qū)是在環(huán)太平洋帶和古地中海帶兩側(cè)。亞洲東部環(huán)太平洋地區(qū)的早第三紀(jì)煤田主要分布于西伯利亞東部、中國的東北三省和山東、廣東、廣西等省以及日本和東南亞地區(qū)。澳大利亞亦有重要的第三紀(jì)煤田。北美西部環(huán)太平洋帶的早第三紀(jì)煤田縱貫加拿大和美國西部瀕太平洋地區(qū)。歐洲早第三紀(jì)煤田分布很廣，以中、小型為主，很密集前蘇聯(lián)：第聶伯爾煤田中國主要聚煤期中國主要聚煤期中國的聚煤期有：早古生代（以石煤為主）、早石炭世、晚石炭世—早二疊世、晚二疊世、晚三疊世、早—中侏羅世、晚侏羅世—早白堊世、古近紀(jì)和新近紀(jì)。其中主要的聚煤期為石炭紀(jì)—二疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、早白堊世和第三紀(jì)，與世界范圍的三個主要聚煤期——晚石炭世—二疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、晚白堊世和第三紀(jì)大致對應(yīng)。我國的侏羅紀(jì)煤主要分布于西北和華北，資源量之和為33818.00億噸，占全國煤炭資源總量的60.76%；石炭-二疊紀(jì)煤主要分布于華北，資源量之和為14091.47億噸，占全國煤炭資源總量的25.30%；白堊紀(jì)煤主要分布于東北，其資源量之和約為3754.01億噸，占全國煤炭資源總量的6.74%；晚二疊世煤主要分布于華南，資源量之和為3442.11億噸，占全國煤炭資源總量的6.18%；早古生代的寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)、志留紀(jì)形成的煤層，多賦存于中、下寒武統(tǒng)，廣布于華南和陜南等地。煤的灰分較高、比重較大，一般發(fā)熱量較低，以高變質(zhì)的腐泥煤形式產(chǎn)出，俗稱為石煤。煤中常含有釩、鈾、鉬、鎳、銅、鉻、鉑、鈀等元素，有時達到工業(yè)品位，構(gòu)成煤與金屬礦床的共生組合。

湘中西部及陜南秦嶺山區(qū)石煤中的藻類特征（據(jù)《中國煤巖學(xué)圖鑒》，1996）a.湖南溆浦的細(xì)長擬顫藻Oscillatoriopsis

minuta，透射電鏡19800×；b.湖南洞口的銀坪聚球藻Sphaerocongrgus

yinpingensis，掃描電鏡1350×；c.湖南溆浦的烏峰聚球藻Sphaerocongrgus

wufenggensis，掃描電鏡5400×；d.陜西臨河煤礦的錐柱層次藻，反射正交偏光215×）dcba晚古生代煤的蘊藏量約占我國各時代總量的30%。泥盆紀(jì)植物登上陸地，開始了陸生植物成煤的前奏；石炭紀(jì)古蕨植物群，包括石松綱、楔葉綱、真蕨綱、種子蕨綱等逐漸發(fā)展成高大的喬木，形成大面積繁茂的沼澤森林；二疊紀(jì)銀杏、蘇鐵、本內(nèi)蘇鐵、松柏等植物新種屬的出現(xiàn)，使植物界達到空前的繁盛。加里東構(gòu)造運動之后，中國大部分地區(qū)氣候潮濕，處于陸表海及陸緣海環(huán)境，華北地塊和揚子地塊的主體為巨型波狀坳陷，海陸交替的濱海平原和濱海沖積平原構(gòu)成了廣泛連續(xù)的聚煤場所。黔西晚二疊世植被剖面示意圖（據(jù)郭英廷，1990，陳訓(xùn)雄修改）羊齒植物化石松柏類植物化石中生代是我國最重要的聚煤時期，其煤的蘊藏量約占煤總量的三分之二。中生代包括晚三疊世、早—中侏羅世、早白堊世三個主要成煤期。其中早—中侏羅世的聚煤作用最強，占中生代煤炭資源量的95%，早白堊世的不足5%，晚三疊世的不足1%。中生代潮濕氣候帶逐漸北移，晚三疊世煤系多限于秦嶺以南地區(qū)；早—中侏羅世煤系北移至西北和華北一帶；早白堊世煤系繼續(xù)北移至東北及俄羅斯遠東地區(qū)。裸子植物是當(dāng)時主要成煤植物，真蕨植物仍相當(dāng)繁盛。在古植物方面，古生代的成煤植物如石松、楔葉、種子蕨、科達綱等已經(jīng)逐漸衰退或滅絕，適應(yīng)性強的蘇鐵、銀杏、松柏綱等裸子植物成為中生代主要成煤原始質(zhì)料。

陜西神木延安組微鏡惰煤中絲質(zhì)體特征（Ro為0.53%，透射光55×）新生代被子植物在植物界占統(tǒng)治地位并成為主要成煤植物，第三紀(jì)進入又一輪聚煤作用。聚煤帶既受環(huán)太平洋構(gòu)造域的控制，同時又受海洋性氣候的影響，聚煤盆地呈現(xiàn)環(huán)太平洋分布的格局。中國重要的第三紀(jì)含煤盆地主要分布于兩個地區(qū)，又分屬于不同時期。即東北區(qū)古近紀(jì)含煤地層及云南區(qū)新近紀(jì)含煤地層。東北、華北區(qū)古近紀(jì)含煤盆地共有40余個，最著名的當(dāng)屬遼寧撫順盆地，含煤地層稱撫順群。云南新近紀(jì)含煤地層分布在上百個小型盆地中，又以滇東更為重要，如中新統(tǒng)小龍?zhí)督M。

吉林梅河礦的琥珀煤（長焰煤，宏觀）

云南越州的“白泡煤”（褐煤，宏觀）硅化泥炭硅化泥炭3、成煤環(huán)境

煤由堆積在沼澤中的植物遺體轉(zhuǎn)變而成。適於植物遺體堆積并轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗵康膱鏊钦訚?。沼澤是被水飽和著的土壤區(qū)﹐長年或季節(jié)性地被水所覆蓋﹐表面和周圍有植物生長﹐當(dāng)沼澤中堆積了一定厚度的泥炭層時稱為泥炭沼澤。適於泥炭沼澤發(fā)育的沉積環(huán)境﹐如海濱或湖泊沿岸﹑三角洲平原﹑沖積平原﹑沖積扇前緣等。地殼上有泥炭沼澤發(fā)育的地貌單元為成煤環(huán)境，即成煤的沉積環(huán)境。沼澤：地表土壤充分濕潤、季節(jié)性或長期積水，叢生喜濕性沼澤植物的低洼地段。沼澤表面積累有大量有機質(zhì)或泥炭。泥炭沼澤：常年積水的洼地，其中有大量植物生長和堆積，植物死亡后遺體被沼澤水覆蓋，與氧呈半隔絕狀態(tài)，使植物遺體不致完全氧化分解，經(jīng)過生物化學(xué)作用即可轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗵俊概念I(lǐng)I泥炭沼澤類型A根據(jù)與其他環(huán)境的成因聯(lián)系，常見河漫沼澤、湖成沼澤和濱海沼澤。還可進一步區(qū)分沖積扇前緣沼澤、冰川侵蝕地形洼地、死火山口湖沼、巖溶塌陷洼地、河漫灘沼澤、牛軛湖淤化沼澤、天然堤后沼澤、（濱岸）濱湖三角洲沼澤、濱湖淺水沼澤、湖灣沼澤、湖泊淤化沼澤（沼澤湖）、三角洲間灣沼澤、廢棄三角洲沼澤、瀉湖（淺水池）邊緣沼澤（潮間帶）、障壁島后（潮間帶）沼澤、濱海淺灘沼澤等。沖積扇體系

沼澤化河、湖沼澤化草海湖是貴州省最大天然淡水湖，因湖底生長大量水草，故名草海。草海早在第四紀(jì)中更新世紀(jì)就已形成，距今15萬年。草海原來是個石灰?guī)r盆地，由于山洪暴發(fā)，沙石阻塞了盆地低洼部位的漏斗而成為高原上的內(nèi)陸湖泊。湖泊沼澤化1．淺水緩岸湖泥炭沼澤化的發(fā)育模式2．深水陡岸湖泥炭沼澤化發(fā)育模式海岸沼澤化海岸沼澤化日照瀉湖沼澤化

B據(jù)供水條件劃分：

高位沼澤：大氣降水補給，沼澤水面高于潛水面－－苔蘚類沼澤，不太利于高大植物生長。

低位沼澤：地下水補給，地下水位與沼澤水位幾乎相等，最有利植物生長，可為森林沼澤，一般由湖泊發(fā)展而來，然后向高位沼澤發(fā)展。

中位沼澤：營養(yǎng)的供給：富營養(yǎng)－－低位沼澤貧營養(yǎng)－－高位沼澤

C按鹽度劃分：淡水－－一般在內(nèi)陸發(fā)育，

1.內(nèi)陸泥炭沼澤：若爾蓋－－低位草本沼澤，

HCO3－Ca水，pH=6.2～7，湖泊淤淺

微－半咸水：咸水：－－－－濱海：紅樹林森林、草本

2.近海泥炭沼澤：（1）濱海平原泥炭沼澤：（2）三角洲平原泥炭沼澤：密西西比河（3）紅樹林泥炭沼澤：海南島，弗羅里達OkefenokeeSwampMississippiDeltaD按植被生長情況沼澤劃分：草本沼澤、泥炭蘚沼澤和木本沼澤。泥炭類型灰分含量分解能力酸堿度含水量顏色彈性草本泥炭較高較強微酸堿性較少暗較差木本泥炭較低較弱少紅褐色差蘚類泥炭低弱酸性高淡強Marsh草（本）沼（澤）Swamp樹沼、（木本）沼澤Bog（苔）蘚沼（澤）E依據(jù)沼澤的水動力條件、巖性組合以及沉積物特征，可劃分為閉流沼澤、覆水沼澤和泥炭沼澤三種類型。Indonesia

III.沼澤化方式水文條件：入水量＝出水量＋存水量

A.水體沼澤化：湖泊、海灣、瀉湖等水體淤淺

B.陸地沼澤化：地下水位升高－－低洼處水分積聚－－草甸水體化

C.復(fù)合沼澤體的發(fā)育過程：

IV.植物堆積方式原地堆積方式：生長處，根土巖，直立樹干異地堆積方式：搬運，漂木微異地堆積方式：沼澤范圍內(nèi)流動原地堆積：造煤植物的殘骸堆積于植物繁衍生存的泥炭沼澤內(nèi)，沒有經(jīng)過搬運，在原地堆積并轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗵?，最終成煤。主要依據(jù)：⑴現(xiàn)代泥炭沼澤（濕地）繁殖大量植物，在原地堆積形成泥炭，且沒有發(fā)現(xiàn)被搬運的跡象；⑵煤層底板中有垂直的根系化石，煤層底板為植物生長的土壤；⑶煤層中陸源碎屑礦物比較少；⑷大多數(shù)煤層厚度比較穩(wěn)定，在大面積范圍內(nèi)可以對比，說明當(dāng)時成煤環(huán)境是一種穩(wěn)定的環(huán)境。煤層可以作為標(biāo)志層進行大范圍對比。異地堆積：泥炭層形成的地方，即植物殘體大量堆積的地方并不是成煤植物生長的地方，植物殘體從生長地經(jīng)過一定距離搬運后，再在淺水盆地、瀉湖、三角洲地帶堆積而成。其依據(jù)是：①在現(xiàn)代的三角洲地帶(如亞馬遜河、剛果河等)，常可見林區(qū)帶來的漂木②在湖泊中見到漂浮的泥炭層③某些煤田內(nèi)曾見有樹根朝上倒置的樹化石④煤中混有大量礦物雜質(zhì)⑤煤層底板巖性與煤層在沉積上有大的差異，如煤層底板為石灰?guī)r等化學(xué)沉積等河北易縣石崗易水河河灣沉積的泥炭層，直接堆積于花崗閃長巖的基巖和河床相的卵石層之上微異地堆積（或稱“亞原地堆積”）

泥炭沼澤內(nèi)部植物殘體、部分泥炭受沖刷搬運并重新堆積的現(xiàn)象比較常見。如河漫灘沼澤、三角洲平原沼澤受河水泛濫的影響，以及濱海沼澤受海潮、風(fēng)暴潮的影響，都可能造成沼澤內(nèi)部的局部搬運和重新堆積現(xiàn)象,即“微異地生成”或“亞原地生成”(Stach等，l975)。在微異地生成的煤片中，常見植物結(jié)構(gòu)組分破碎、微細(xì)斜層理和微波狀細(xì)層理，以及各種煤巖顯微組分的碎屑體和原有植物組織的氧化現(xiàn)象和大量礦物雜質(zhì)的混入等。4、泥炭化作用

和腐泥化作用成煤作用從植物死亡堆積到轉(zhuǎn)變?yōu)槊菏墙?jīng)過一系列的演變過程成煤作用大致可分為兩個階段第一階段——腐泥化階段或泥炭化階段。第二階段—煤化作用階段生物地球化學(xué)作用物理化學(xué)作用*成巖作用：從泥炭（腐泥）變成褐煤的過程；*變質(zhì)作用：從從褐煤→煙煤→無煙煤；泥炭化作用1、泥炭化的生物化學(xué)變化可分為兩個階段：生物化學(xué)分解和生物化學(xué)合成。①植物殘骸中的有機化合物經(jīng)氧化分解、水解，轉(zhuǎn)化為簡單的化學(xué)性質(zhì)活潑的化合物。②分解產(chǎn)物之間合成較穩(wěn)定的有機化合物，如腐植酸、瀝青質(zhì)。形成腐植酸的過程或作用稱為腐植化作用，腐植化作用不是生物作用，而是在氧化環(huán)境中的化學(xué)作用。2、凝膠化作用植物在泥炭化過程中經(jīng)歷腐植化作用后形成腐殖酸，繼而將經(jīng)歷凝膠化作用。由于植物的木質(zhì)素和纖維素在物理化學(xué)性質(zhì)上都屬于凝膠體，吸水能力強，在還原環(huán)境中逐漸分解，細(xì)胞壁先吸水膨脹，胞腔縮小，最后完全喪失細(xì)胞結(jié)構(gòu)，形成無結(jié)構(gòu)膠體，或進一步轉(zhuǎn)化為溶膠；當(dāng)電性、酸堿性、溫度變化時，產(chǎn)生膠體化學(xué)變化，上述物質(zhì)形成凝膠狀態(tài)。因為這一過程既有厭氧生物作用，又有膠體化學(xué)作用，所以又稱“生物化學(xué)凝膠化作用”。3、絲炭化作用當(dāng)沼澤表面比較干燥，氧供應(yīng)充足的情況下，植物細(xì)胞壁中的木質(zhì)素和纖維素在微生物參與下脫氫、脫水，碳含量增加，氧化到一定階段后植物遺體迅速轉(zhuǎn)入弱氧化或還原環(huán)境中，或被泥沙覆蓋后中斷氧化作用，這個過程稱為絲炭化作用。泥炭化作用階段：泥炭化階段：地殼運動影響聚煤盆地中泥炭層的形成、保存和轉(zhuǎn)化。當(dāng)?shù)貧は鲁了俣燃涌欤笥谥参镞z體的堆積速度時，泥沙沉積在泥炭層或腐泥層上，逐漸形成煤層中的頂板或夾矸；當(dāng)泥炭層上的覆蓋物越來越厚，作用在泥炭層上的溫度和壓力增高，促使泥炭層發(fā)生煤化作用。地殼下沉促使泥炭層發(fā)生煤化作用，是成煤的關(guān)鍵因素之一。煤化作用階段：成巖作用變質(zhì)作用地殼下沉沼澤中植物遺體氧化分解作用不充分的原因1．泥炭沼澤覆水程度的增強和植物遺體堆積厚度的增加，使正在分解的植物遺體逐漸與大氣隔絕。2.微生物要在一定的酸堿度環(huán)境中才能正常生長。在泥炭化過程中，植物分解出的某些氣體，有機酸，酸膠體和微生物新陳代謝的酸性產(chǎn)物，使沼澤水變酸，不利于需氧性細(xì)菌的生存。所以泥炭的酸度越大，細(xì)菌越少，植物的結(jié)構(gòu)就保存得越好。3.有的植物本身就有防腐和殺菌的成分。泥炭的有機組成1.腐植酸---它是泥炭中最主要的成分。2.瀝青質(zhì)3.未分解或未完全分解的纖維素、半纖維素，果膠質(zhì)和木質(zhì)素。4.變化不多的穩(wěn)定組分，如角質(zhì)膜、樹脂，孢粉等。泥炭的積累速度

泥炭的積累與大氣和土壤的溫度密切有關(guān)。首先溫度影響植物的生長速度和生長量。另一方面溫度也影響微生物的繁殖和活動，從而影響植物死亡后的分解速度。還可能和沼澤植被類型、沼澤復(fù)水程度、介質(zhì)酸堿度極其對微生物活動、植物遺體分解程度的影響等因素有關(guān)。殘殖化作用：當(dāng)泥炭化過程中水介質(zhì)流通較暢，長期有新鮮氧供給的條件下，凝膠化作用和絲炭化作用的產(chǎn)物被充分分解破壞，并被流水帶走，穩(wěn)定組分大量集中的過程。

溫度和有機質(zhì)的生長速度及其被細(xì)菌破壞的速度之間的關(guān)系(據(jù)戈當(dāng)?shù)?Gordonetal,1958)由于潛水面降低原地生成的殘植煤1-泥炭中分散存在的植物穩(wěn)定組分；2-集中后的植物穩(wěn)定組分；3-有氧環(huán)境下遭受氧化分解的泥炭層異地生成的殘植煤（據(jù)煤田地質(zhì)學(xué)，鄒常璽等主編，1989）1-穩(wěn)定組分集中的泥炭層；2-受到剝蝕的泥炭層異地殘植煤：殘植煤的形成也有異地生成的方式。如在泥炭被搬運過程中，大部分凝膠化組分和絲碳化組分被破壞，而穩(wěn)定組分相對得以富集，從而形成殘植煤。腐泥化作用：在還原環(huán)境下，由低等植物轉(zhuǎn)變?yōu)楦嗟淖饔妹喊凑粘梢蚍诸惪梢苑譃楦愁?、腐泥類、腐殖腐泥?/p>

成煤的原始質(zhì)料和總的聚積環(huán)境。腐殖煤類是高等植物在沼澤條件下聚積而成的；腐泥煤類則是低等植物包括少量水生動物在湖泊等較深的水體中形成的。腐殖腐泥混合類在原始質(zhì)料和聚積環(huán)境上都處于二者過渡的情況。煤的成因分類大類類型成煤原始質(zhì)料的類別和聚積環(huán)境腐殖類腐殖煤高等植物在沼澤環(huán)境中形成殘殖煤腐殖腐泥類腐殖腐泥煤高等植物和低等植物都占重要地位，聚積于湖、沼過渡的環(huán)境腐泥類腐泥煤低等植物和少量動物在湖泊或沼澤中積水較深部分形成5、影響泥炭成分和性質(zhì)的因素一、植物群落植物是成煤的原始質(zhì)料，因此植物群落不同就會影響泥炭的性質(zhì)。森林沼澤，由于植物本身富含木質(zhì)纖維組織，在其它條件適合時就容易形成凝膠化物質(zhì)較多的泥炭。蘆葦沼澤，由于其植物組成缺乏木質(zhì)素，含較多的纖維素和蛋白質(zhì)，這些不穩(wěn)定的成分容易被分解破壞，從而使穩(wěn)定組分富集，成煤后形成富含穩(wěn)定組(殼質(zhì)組)的煤，其含氫量及焦油產(chǎn)率均較高。苔蘚植物，由于其富含防腐劑(酚)，故抗分解的能力很強，在苔蘚泥炭中就保留了較多的不穩(wěn)定的纖維素和半纖維素；在組成上可以看到細(xì)碎屑狀的地苔和由混生的針葉樹形成的凝膠化物質(zhì)的條帶。半水生植物形成的泥炭成煤后則多為暗淡煤。二、營養(yǎng)供應(yīng)

沼澤根據(jù)對植物所需的營養(yǎng)供應(yīng)分為滋育的，中滋育的和低滋育的三種類型，其所形成的泥炭相應(yīng)地稱為富營養(yǎng)型泥炭，中營養(yǎng)型泥炭和貧營養(yǎng)型泥炭。東北各類泥炭化學(xué)組成比較表（絕對干燥物質(zhì)）類型有機碳粗灰分pH全NP2O5K2OCaO腐植酸富營養(yǎng)型泥炭(低位泥炭)中營養(yǎng)型泥炭(中位泥炭)貧營養(yǎng)型泥炭(高位泥炭)647693362476.55.54.52.31.81.20.490.390.170.270.260.231.420.880.3920—4015—3010—20三、介質(zhì)的酸度

沼澤水的酸度直接影響細(xì)菌的生存和活動，因而對泥炭化作用有重要影響。介質(zhì)酸度越高愈不利于細(xì)菌的生存；中性至偏弱堿性的介質(zhì)(pH值7.0—7.5)最利于細(xì)菌的繁殖；特別是當(dāng)含鈣離子的水與充分的氧共同存在時，細(xì)菌活動最盛。四、介質(zhì)的氧化還原條件

沼澤中氧的供給情況決定了介質(zhì)的氧化還原條件，從而對細(xì)菌的種類和活動情況有重要影響。泥炭表層，植物遺體直接和大氣中的氧接觸，容易受到較強的氧化而產(chǎn)生貧氫的絲炭；而在停滯的沼澤水的覆蓋下，氧的供應(yīng)受到限制，容易產(chǎn)生富含鏡質(zhì)組的煤；當(dāng)?shù)叵滤虻乇硭L期緩慢地流入沼澤，帶來了新鮮的氧，并將分解產(chǎn)物帶走，植物遺體受到強烈破壞，穩(wěn)定組分即相對富集，容易形成殘植煤。五、古地理環(huán)境對泥炭的影響1.聚積環(huán)境與硫含量近海型煤田的許多煤層中硫分都相當(dāng)高，尤其當(dāng)煤層具有海相頂板時更為突出，有時硫含量甚至高達8%-12%，而遠海型煤田的煤層一般硫分比較接近，這和成煤的泥炭沼澤聚積環(huán)境有關(guān)。2.聚煤環(huán)境與煤的還原程度近海型煤田有些煤層的煤，與變質(zhì)程度相同、煤巖組成相近的另一些煤相比，揮發(fā)分、硫、氫和氮含量都高，發(fā)熱量和焦油出率也高，粘結(jié)性要強。6、宏觀煤巖描述一、含煤巖系、煤層及其頂、底板●含煤巖系：在一定的古構(gòu)造、古地理、古氣候條件下形成的一套含有煤層、具有共生關(guān)系、多相組合的沉積巖系。簡稱煤系?！衩簩拥捻敯澹嘿x存在煤層之上的鄰近巖層稱為頂板?！衩簩拥牡装澹嘿x存在煤層之下的鄰近巖層稱為底板。頂板底板●偽頂：位于煤層之上隨采隨落的極不穩(wěn)定巖層，其厚度一般在0.5m以下，多為炭質(zhì)頁巖、泥頁巖，并非所有煤層都有偽頂?！裰苯禹敚何挥诿簩踊騻雾斨暇哂幸欢ǖ姆€(wěn)定性，采煤時移架或回柱后能自行垮落的巖層，多為粉砂巖、泥巖等。●基本頂：又稱“老頂”，位于直接頂或煤層之上，通常為厚度及巖石強度較大、難于垮落的巖層。通常為砂巖、石灰?guī)r、砂礫巖等?！窀鶕?jù)巖層相對于煤層的位置及垮落性能，將煤層頂板分為偽頂、直接頂和基本頂（老頂）。煤層厚度：煤層的頂板和底板之間的垂直距離。按照煤層厚度的不同，將煤層分為三類：

薄煤層<1.3m

中厚煤層1.3~3.5m

厚煤層>3.5m（3）煤層結(jié)構(gòu)：●夾矸：煤層中有時含有厚度較小的巖層，這些巖層稱為夾矸。夾矸夾矸煤層的結(jié)構(gòu)煤層結(jié)構(gòu)分類●根據(jù)煤層中有無較穩(wěn)定的夾矸層，將煤層分為簡單結(jié)構(gòu)煤層和復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層?！窈唵谓Y(jié)構(gòu)煤層：煤層中不含夾矸層；●復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層：煤層中含有較穩(wěn)定的夾矸層，少則1~2層，多則數(shù)層。(4)煤層穩(wěn)定性煤層穩(wěn)定性

煤層形態(tài)、厚度、結(jié)構(gòu)及可采性的變化程度?！穹€(wěn)定煤層：煤層厚度穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單或較簡單，全區(qū)可采或基本全區(qū)可采的煤層?！褫^穩(wěn)定煤層：煤層厚度有一定變化，結(jié)構(gòu)簡單至復(fù)雜，全區(qū)可采或大部分可采的煤層?！癫环€(wěn)定煤層：煤層厚度變化較大，且煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜或極復(fù)雜的煤層?！駱O不穩(wěn)定煤層：煤層厚度變化極大，呈透鏡狀、雞窩狀，一般不連續(xù)，可采塊斷分布零星的煤層。

二、煤的物理性質(zhì)煤的物理性質(zhì)：光澤、顏色、斷口、裂隙等：1、光澤：從土狀（褐煤）→瀝青→玻璃→似金屬光澤（無煙煤）；2、顏色：褐色（褐煤）→黑色（煙煤）→鋼灰色（無煙煤）；3、硬度：中等（褐煤）→低（煙煤）→高（無煙煤）；1—4級4、脆度：?。ê置海螅熋海。o煙煤）；5、斷口：6、裂隙：7、比重：隨變質(zhì)程度增加，比重也增加。中煤階煤巖系列樣（暗淡煤）中煤階煤巖系列樣（半暗煤）中煤階煤巖系列樣（半亮煤）中煤階煤巖系列樣（光亮煤）半亮煤夾鏡煤條帶，參差-階梯狀斷口，內(nèi)生裂隙較發(fā)育，J2x，鐵廠溝八礦MineralsinCleatSource:B.Faraj長焰煤是變質(zhì)程度最低的一種煙煤，是煤化程度僅高于褐煤的最年輕煙煤，從無粘結(jié)性到弱粘結(jié)性的都有，最大鏡質(zhì)體反射率Ro,max范圍為0.5%~0.65%。其中時間短的還含有一定數(shù)量的腐植酸。貯存時易風(fēng)化碎裂。單獨煉焦時也能結(jié)成細(xì)小的長條形焦炭，但強度極差，粉焦率很高褐煤是煤化程度最低的煤類，最大鏡質(zhì)體反射率Ro,max<0.5%。其特點是碳含量較低，一般為60%~70%，水分高，一般為8%~30%，氧含量高（約15%~30%），并含有一些腐植酸。顏色為褐色，黑褐色，光澤暗淡。褐煤主要用于發(fā)電和氣化褐煤--長焰煤肥煤是中等變質(zhì)程度煙煤，最大鏡質(zhì)體反射率Ro,max范圍為0.9%~1.2%，深黑色，脆性大。具有很好的粘結(jié)性和中高等揮發(fā)份，加熱時能產(chǎn)生大量的膠質(zhì)體，形成大于25mm的膠質(zhì)層。肥煤主要用于煉焦，與其他煤級的煤相比，肥煤一般具有較高的硫含量。氣煤為變質(zhì)程度較低，揮發(fā)份較高的煙煤，最大鏡質(zhì)體反射率Ro,max范圍為0.65%~0.8%。氣煤能結(jié)焦，可用作煉焦原料。但因粘結(jié)性弱，熱分解時產(chǎn)生大量煤氣和煤焦油，焦炭收縮度大，裂紋較多，必須配入焦煤、肥煤等，以提高焦炭質(zhì)量。氣煤--肥煤瘦煤是一類變質(zhì)程度高的煙煤，最大鏡質(zhì)體反射率Ro,max范圍為1.7%~1.9%。瘦煤的干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf>10%~20%，粘結(jié)指數(shù)G>20~65。瘦煤揮發(fā)物較少，粘結(jié)性弱，能單獨結(jié)焦，屬煉焦煤。在煉焦時能產(chǎn)生一定量的膠質(zhì)體。瘦煤常用于配煤煉焦作為瘦化劑，在煉焦配合煤中，瘦煤可以起到骨架和緩和收縮應(yīng)力，從而增大焦炭塊度的作用，是配合煤中的重要組分。焦煤又稱主焦煤，是一種中等變質(zhì)程度、中等及低揮發(fā)分、中等粘結(jié)性及強粘結(jié)性的一種煙煤，最大鏡質(zhì)體反射率Ro,max范圍為1.2%~1.7%。黑色，強玻璃光澤，內(nèi)生裂隙發(fā)育，脆性大加熱時可形成穩(wěn)定性很好的膠質(zhì)體。對煤化度較高，結(jié)焦性好的煙煤的稱謂。焦煤--瘦煤無煙煤俗稱白煤或紅煤，是煤化程度最大的煤，最大鏡質(zhì)體反射率Ro,max>2.5%。無煙煤固定碳含量高（大于90%），揮發(fā)分產(chǎn)率低，密度大，硬度大，燃點高，燃燒時不冒煙。黑色或鋼灰色，堅硬，金屬光澤。以脂摩擦不致染污，斷口成介殼狀，燃燒時火焰短而少煙。貧煤呈黑色，有時帶灰，弱金屬光澤，硬度較大，相對密度約13～14。貧煤是變質(zhì)程度最高的煙煤，最大鏡質(zhì)體反射率Ro,max范圍為1.9%~2.5%，具有一定的揮發(fā)分，加熱時不產(chǎn)生膠質(zhì)體。燃燒火焰短，耐燒，具有高發(fā)熱量，弱粘結(jié)性或不粘結(jié)的特點。貧煤主要用于發(fā)電和電站鍋爐燃料。貧煤--無煙煤三、宏觀煤巖組成與宏觀煤巖類型宏觀煤巖組成是根據(jù)肉眼所觀察的煤的光澤、顏色、硬度、脆度、斷口、形態(tài)等主要待征而區(qū)分的煤巖成分及其組合類型。1.1煤巖成分煤巖成分是指宏觀可識別的煤的基本組成單元。腐殖煙煤中可以劃分出鏡煤、亮煤、暗煤、絲炭等4種煤巖成分。1．鏡煤鏡煤：是光澤最強、均一，常具內(nèi)生裂隙的煤巖成分。鏡煤極易破碎成棱角狀，斷口呈貝殼狀，在煤層中與其它煤巖成分界線分明．呈厚幾毫米到幾匣米的凸透鏡狀或條帶狀。2．亮煤亮煤：是光澤略次于鏡煤、非均一的具微細(xì)層理的煤巖成分。亮煤在煤層中可以成為獨立的較厚分層。在同一煤級中，根據(jù)光澤強度可進一步將亮煤劃分為亮亮煤和暗亮煤。3．暗煤暗煤是光澤暗淡的煤巖成分。一般呈黑色，含較多礦物時呈灰黑色。致密堅硬，斷口粗糙，密度較大。在煤層中可以成為獨立的較厚分層。4．絲炭絲炭是外觀像木炭、具絲絹光澤的煤巖成分。呈黑色，且纖維狀結(jié)構(gòu)，疏松質(zhì)軟，易碎。礦化過炭則較堅硬。在煤層中多呈厚幾毫米的扁平透鏡體斷續(xù)出現(xiàn)。

鏡煤絲炭亮煤宏觀煤巖成分：宏觀煤巖類型：半亮型煤暗煤鏡煤煤的類型煤巖成分肉眼可識別的特征腐殖煤鏡煤亮煤暗煤絲炭

光亮，黑色，一般很脆，常具裂隙半亮，黑色，極薄層狀暗淡，黑色或灰黑色，堅硬，表面粗糙絲絹光澤，黑色，纖維狀，軟，極易碎腐泥煤燭煤藻煤

暗淡或弱油脂光澤，黑色，均一狀，非層狀，很堅硬，貝殼狀斷口，黑色條痕象燭煤，但外觀略帶褐色，褐色條痕

煙煤的類型和煤巖類型（據(jù)E.Stach，1982；國內(nèi)稱煤巖成分）宏觀煤巖類型是煤巖成分的自然組合。在腐殖硬煤中，依據(jù)煤的總體相對光澤強度，將其劃分出光亮煤、半亮煤、半暗煤和暗淡煤4種宏觀煤巖類型。最小分層厚度一般為5cm。也可依據(jù)自然分層中光亮成分的含量(鏡煤與亮煤之和)，確定宏觀煤巖類型的劃分（孫達三，1982）。注：在褐煤中，依據(jù)腐殖碎屑中內(nèi)服可辨認(rèn)的木煤(腐植化的植物根、莖殘體)和絲炭含量劃分出木質(zhì)煤、碎屑煤和絲質(zhì)煤。宏觀煤巖成分/煤巖類型光亮煤主要由鏡煤和亮煤組成（>80%），四種宏觀煤巖類型中光澤最強，與鏡煤相近。由于成分較均勻，常呈均一狀或不明顯的線理狀結(jié)構(gòu)。內(nèi)生裂隙發(fā)育，脆度較大，易破碎，具貝殼狀斷口。中-高煤階煤巖類型（光亮煤）煤樣宏觀照片

低-中煤階煤巖類型（光亮煤）煤樣宏觀照片

半亮煤鏡煤和亮煤占多數(shù)（50%~80%），含有暗煤和絲炭，為常見的宏觀煤巖類型。光澤強度比光亮煤稍弱，由于各種宏觀煤巖成分交替出現(xiàn)，常呈條帶狀結(jié)構(gòu)。內(nèi)生裂隙較發(fā)育，常具棱角狀或階梯狀斷口。中-高煤階煤巖類型（半亮煤）煤樣宏觀照片

低-中煤階煤巖類型（半亮煤）煤樣宏觀照片

半暗煤鏡煤和亮煤含量較少（20%~50%），光澤較弱，常以暗煤為主，鏡煤和絲炭成細(xì)條帶、透鏡狀和線理狀分布。內(nèi)生裂隙不發(fā)育，斷口參差不齊，硬度和韌性很大。中-高煤階煤巖類型（半暗煤）煤樣宏觀照片

低-中煤階煤巖類型（半暗煤）煤樣宏觀照片

暗淡煤鏡煤和亮煤含量很少（<20%），光澤暗淡，主要為暗煤，有時有少量絲炭和礦物質(zhì)。通常成塊狀、致密、堅硬、韌性大、密度大，內(nèi)生裂隙不發(fā)育。暗淡煤質(zhì)量多數(shù)較差，但含殼質(zhì)組多的暗淡煤質(zhì)量較好，且比重小。中-高煤階煤巖類型（暗淡煤）煤樣宏觀照片

低-中煤階煤巖類型（暗淡煤）煤樣宏觀照片

四、煤的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造1、煤的結(jié)構(gòu)指煤的組成成分的各種特征，包括形態(tài)、大小、厚度、植物組織殘跡以及它們之間數(shù)量關(guān)系的變化等。肉眼結(jié)構(gòu)：條帶狀結(jié)構(gòu)、線理狀結(jié)構(gòu)、均一狀結(jié)構(gòu)、木質(zhì)狀結(jié)構(gòu)、纖維狀結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)、葉片狀結(jié)構(gòu)等。分為原生結(jié)構(gòu)和次生結(jié)構(gòu)。原生結(jié)構(gòu)指煤化作用過程中未經(jīng)構(gòu)造運動作用形成的煤結(jié)構(gòu)。次生結(jié)構(gòu)指煤層遭受構(gòu)造運動后的結(jié)構(gòu)，包括碎裂、碎粒、縻棱結(jié)構(gòu)。四、煤的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造2、煤的構(gòu)造指煤的組成成分之間的空間排列和分布特點以及它們之間的相互關(guān)系。層狀構(gòu)造-塊狀構(gòu)造煤作為一種沉積巖，具有沉積構(gòu)造，包括層理、波痕等；有些不具有層理特征，呈塊狀構(gòu)造。原生構(gòu)造經(jīng)構(gòu)造運動后產(chǎn)生次生構(gòu)造，如滑動鏡面、鱗片狀構(gòu)造、揉皺構(gòu)造等。煤的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造之間主要差別在于鑒定結(jié)構(gòu)時必須考慮組成成分，而構(gòu)造僅說明煤中各組成成分和煤巖類型在空間的分布。結(jié)構(gòu)系列樣據(jù)線理之間交替的線距，又可分為密集線理狀結(jié)構(gòu)和稀疏線理狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)煤體中線理和條帶（大于1mm）均勻分布時，稱為條帶-線理狀結(jié)構(gòu)

線理狀結(jié)構(gòu)指鏡煤、絲炭、粘土礦物等以厚度小于1mm線理斷續(xù)分布于煤中，形成線理狀結(jié)構(gòu)。半暗型煤和半亮型煤中常見結(jié)構(gòu)系列樣原生均一狀結(jié)構(gòu)指組成成分較單純、均勻，形成均一狀結(jié)構(gòu)。如鏡煤、腐泥煤、腐植腐泥煤類等，都具有均一狀結(jié)構(gòu)。光亮型煤和暗淡型煤有時也表現(xiàn)出均一狀結(jié)構(gòu)煤巖成分呈條帶狀相互交替出現(xiàn)。按條帶的寬窄，可分為寬條帶狀結(jié)構(gòu)（條帶寬＞5mm）、中條帶狀結(jié)構(gòu)（條帶寬3~5mm）和細(xì)條帶狀結(jié)構(gòu)（條帶寬1~3mm）。條帶狀結(jié)構(gòu)在煙煤的半亮型煤和半暗型煤中最為常見，年青褐煤和無煙煤中條帶狀結(jié)構(gòu)不明顯構(gòu)造煤系列樣原生結(jié)構(gòu)煤：是指煤層基本沒有受到構(gòu)造應(yīng)力作用的破壞，保持有相對完整煤體原生結(jié)構(gòu)的煤。碎裂煤：被密集的、相互交叉的裂隙切割而成的碎塊，碎塊呈尖棱角狀，相互之間沒有大的移位和移動，僅在剪性裂隙面上煤被磨成細(xì)粉，并形成鏡面，顯微鏡下還可以從碎裂煤中看到大量的微裂隙。構(gòu)造煤系列樣碎粒煤：是煤層受到應(yīng)力作用后已完全破壞了煤的原生結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，破碎成粒狀，并被重新壓緊后的煤。在構(gòu)造活動中，顆粒相互摩擦失去棱角，粒徑在1mm以上。糜棱煤：是煤層受到構(gòu)造應(yīng)力作用后，顆粒相互摩擦而成，粒徑在1mm以下。碎粒煤和碎粉煤都是煤在褶皺過程中，在頂?shù)装鍘r石之間發(fā)生順層流動，碎粒之間相互摩擦形成的。煤體結(jié)構(gòu)（1）原生結(jié)構(gòu)煤（2）碎裂煤（3）碎粒煤，反射光，×170（4）糜棱煤構(gòu)造系列樣塊狀構(gòu)造煤的外觀均一，看不到層理。主要是成煤物質(zhì)相對均勻，在沉積環(huán)境穩(wěn)定滯水的條件下形成。腐泥煤、腐植腐泥煤及一些暗淡型腐植煤具有塊狀構(gòu)造層狀構(gòu)造沿煤層垂直方向上可看到明顯的不均一性，主要是由組成成分不同而引起，或是煤巖成分的變化，或含無機礦物夾層所引起，表現(xiàn)為層理。按層理的形態(tài)，可分為水平層理、波狀層理和斜層理等五、煤的元素成分及評價煤質(zhì)的常用指標(biāo)

●煤是由有機物質(zhì)和無機物質(zhì)混合組成的?！衩褐刑嫉暮侩S煤的變質(zhì)程度的加深而增加；煤中的氫、氧隨煤的變質(zhì)程度的加深而減少?！裎覈?guī)定對煤質(zhì)進行評價的常用指標(biāo)有發(fā)熱量、灰分、揮發(fā)分、粘結(jié)指數(shù)、硫、磷含量及含矸率等。煤是非均質(zhì)的混合物，由有機物質(zhì)和無機物質(zhì)混合而成。煤中的有機物質(zhì)是煤炭加工利用的對象，煤的許多用途主要由煤中有機物的性質(zhì)決定的。煤中的有機物質(zhì)主要由C、H、O、N等元素組成。此外，煤中還含有S、P等有害元素。煤中的無機物質(zhì)包括無機礦物雜質(zhì)和水。煤中的硫包括：有機硫、無機硫、單質(zhì)硫（元素硫）。煤中全硫含量（St,d%）的分級特低硫煤低硫煤中硫煤高硫煤富硫煤<1.0%1.0~1.5%1.5~2.5%2.5~4.0%>4.0%

一、煤的元素成分1、水分（W）水分的來源：植物本身水，泥炭堆積吸水，煤化脫水，地下水，開采、運輸中摻入；

2、煤的灰分（A）評價煤質(zhì)的主要指標(biāo)，灰分越低煤質(zhì)越好。煤在規(guī)定條件下完全燃燒后所剩的殘留物；灰分劃分等級（A%）特低灰煤低灰煤中灰煤高灰煤

<1010~1515~2525~40二、煤質(zhì)評價指標(biāo)：3、揮發(fā)分（V）隔絕空氣，

900±10℃，7min，氣體和液體產(chǎn)物。主要成分是甲烷、氫和碳?xì)浠衔锏取?、固定碳（FC）在測定揮發(fā)分時，殘留的固態(tài)產(chǎn)物稱為焦渣。從焦渣中減去灰分后的殘留物稱為固定碳。FC不是純碳，是由Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ等組成的混合物。5、發(fā)熱量（Q）單位質(zhì)量的煤在完全燃燒時放出的熱量，