煤地质学—_煤化作用.pptVIP

第三章 煤化作用 第二节、煤化作用的特点 一、煤化过程中煤的成分和性质的变化 二、煤化作用物理—化学实质的探讨 （2）氢、氧含量减少 随着煤化程度的增加，氢、氧含量减少，氢含量在碳含量大于87%（Vr为29%）时减少特别急剧，而氧含量在碳含量小于87%时比较显著（图3.2）。 （二）原生腐植酸的含量 原生腐植酸的含量在泥炭与年轻褐煤阶段最高，随着成岩作用的加强，腐植酸逐渐变成腐植质，而到了长焰煤阶段腐植酸已经完全消失（图3.3）。 （三）甲烷生成量的变化 甲烷生成量的变化随着煤化程度的增高而递增（图3.4）。 （四）煤的结构致密化和定向排列的趋势 煤化作用过程实际上是依序排除不稳定结构的过程。在煤化过程中，煤的芳香化程度逐渐提高，芳香族物质逐渐缩合成较大的聚合体，脂肪族成分逐渐脱落并以挥发物形式逸出，分子排列逐渐定向化（图3.5）。 （五）煤显微组分性质的均一性 在煤化作用的低级阶段，煤显微组分的光性和化学组成结构差异显著，也就是说具有不同的煤化作用轨迹（图3.6）。但随着煤化作用的进行，只是在高变质阶段，这些差异趋于一致，变得愈来愈不易区分。 2、煤的性质变化 （一）煤的工艺性质方面 （1）随煤化程度的增高，挥发分逐渐降低（图3.9）。 （3）粘结性则以焦、肥煤阶段为最强，这可从胶质层厚度和罗加指数的变化曲线上明显的看出（图3.12、3.13）。 （二）煤的物理性质方面 煤化过程中，煤的物理性质亦作规律性的变化。 （1）随着煤化程度的增高，煤的颜色由褐色变为黑色再到黑灰色；粉末则由浅褐色到黑色和深黑色； （2）随着煤化程度的增高，光泽也逐步增强，年轻褐煤一般不具光泽，由老褐煤开始到无烟煤阶段依次出现沥青光泽、玻璃光泽、金刚光泽和似金属光泽；在中变质阶段之前，各种煤岩类型之间光泽的差别较大，而到高变质阶段则渐趋一致； （3）煤的镜质组反射率随煤化程度的增高而加大，到无烟煤阶段尤为明显； （4）随着煤化程度的增高，煤的硬度变化也很明显，肥煤和焦煤的硬度最小，无烟煤最大，而长焰煤、气煤与贫煤的硬度相近，仅次于无烟煤； （8） 煤的导电性在烟煤阶段增长很慢，电阻率常为2000—200欧姆-米，而无烟煤则增长很快，电阻率常为50—0.1欧姆-米（图3.16）。 煤化过程中，煤的化学组成和物理结构的变化是既有区别又有联系的。也就是说“化学煤化作用”和“物理煤化作用”基本上是平行进行的，但也不也完全一致。 煤化作用不同阶段物理—化学变化的表现 1.煤的成岩阶段 2.成岩和变质作用过渡的老褐煤阶段 3.煤变质作用阶段 1.煤的成岩阶段 在煤的成岩阶段，丝炭组分和稳定组分的物理—化学变化不太明显，而其他腐植物质却发生明显的物理—化学变化。 （1）物理变化表现在煤发生物理胶体反应（成岩凝胶化作用），未分解的木质素和纤维素不断转变成腐植酸和腐植质，而腐植酸和腐植质又逐渐变成黑色具光泽的镜质组。 （2）化学变化表现在缩合成分子量更大的腐植酸和腐植质，侧链上的亲水官能团如羟基（-OH），羧基（-COOH），甲氧基（-OCH3）、羰基（=C=0）以及环氧的数目不断减少，析出大量的水分和二氧化碳、甲烷，导致碳含量增高，水分和氧含量较快地减少。 2.成岩和变质作用过渡的老褐煤阶段 （1）物理变化：在成岩和变质作用过渡的老褐煤阶段，腐植物质的成岩凝胶化作用已结束，即镜质组分全部生成，已没有未变化的植物残余成分存在。 （2）化学变化：稳定组分开始发生沥青化，首先是蜡质叶片表层和孢子花粉外层脱去甲氧基，生成石油型烃类，即易软化、强塑性和具粘结性的沥青，并使这些稳定组分开始具有反射力。从化学变化上说，此时腐植物质分子由于进一步聚合，失去大量酸性官能团，如羟基（—COOH）和甲氧基（—OCH3），使腐植物质由酸性向中性转变，愈来越多地成为腐植复合物。很明显，在老褐煤阶段，煤的“岩石质变”已经完成，而化学质变的重要指标—腐植酸含量虽急剧减少，但却未完全消失，只是到褐煤和烟煤的分界线上，溶于碱的腐植酸才完全消失。 1、温度因素的重要性 2、地热和地温梯度 3、煤化（变质）作用所需的温度 随着沉降深度的