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第一部分 第二章：煤的形成 How did coal form ? 第二章 煤的生成 主要内容： （1）成煤的物质是什么？ （2）煤是如何形成的？ 历史假说 第一节 成煤物质 第二节 成煤的条件和环境 煤炭的生成，必须有气候、生物、地理、地质等条件的相互配合，才能生成具有工业利用价值的煤炭矿藏。这些条件包括： （1） 大量植物的持续繁殖(生物、气候的影响) （2）植物遗体不能完全氧化－－适合的堆积场所(沼泽、湖泊等) （3）地质作用的配合（地壳的沉降运动－－形成上覆岩层和顶底板－－多煤层） 第三节 成煤作用过程 由高等植物转化为腐植煤要经历复杂而漫长的过程，一般需要几千万年到几亿年的时间。整个成煤作用可划分为两个阶段：即泥炭化作用过程和煤化作用。图示如下： 1 泥炭化作用 泥炭化作用的概念：高等植物死亡后，在生物化学作用下，变成泥炭的过程称为泥炭化作用。 在这一阶段，植物首先在微生物作用下，分解和水解为分子量较小的性质活泼的化合物，然后小分子化合物之间相互作用，进一步合成新的较稳定的有机化合物，如腐植酸、沥青质等。植物经泥炭化作用成为泥炭，在两方面发生巨大变化： （1）组织器官（如皮、叶、茎、根等）基本消失，细胞结构遭到不同程度的破坏，变成颗粒细小、含水量极大、呈胶泥状的膏状体－－泥炭；（2）组成成分发生了很大的变化，如植物中大量存在的纤维素和木质素在泥炭中显著减少，蛋白质消失，而植物中不存在的腐植酸却大量增加，并成为泥炭的最主要的成分之一，通常达到40%以上。 ② 泥炭的组成 腐殖酸：高分子羟基芳香羧酸的混合物 沥青质：脂类化合物转化而来 未分解的植物组织 壳质组分 2 煤化作用 煤化作用包括成岩作用和变质作用两个连续的过程。 2.1 成岩作用  泥炭在沼泽中层层堆积，越积越厚，当地壳下降速度较大时，泥炭将被泥沙等沉积物覆盖。在上覆沉积物的压力作用下，泥炭发生了压紧、失水、胶体老化、固结等一系列变化，微生物的作用逐渐消失，取而代之的是缓慢的物理化学作用。这样，泥炭逐渐变成了较为致密的岩石状的褐煤。 2.2 变质作用 当褐煤层继续沉降到地壳较深处时，上覆岩层压力不断增大，地温不断增高，褐煤中的物理化学作用速度加快，煤的分子结构和组成产生了较大的变化。碳含量明显增加，氧含量迅速减少，腐植酸也迅速减少并很快消失，褐煤逐渐转化成为烟煤。随着煤层沉降深度的加大，压力和温度提高，煤的分子结构继续变化，煤的性质也发生不断的变化，最终变成无烟煤。 成煤过程中的化学组成变化（P25) 3、腐泥煤的生成 腐泥化作用：在停滞缺氧的滞水盆地中，浮游生物和菌藻类等低等植物死亡后，在缺氧的环境中，由厌氧细菌的作用，低等植物中的蛋白质、碳水化合物、脂肪受到分解，再经聚合和缩合作用，形成一种含水很多的棉絮状胶体物质。这种物质再经过脱水、致密，比重增大，逐渐形成腐泥。 腐泥经煤化作用而成腐泥煤。随煤化程度的增加，腐泥煤发生的变化与腐植煤相似。 4、瓦斯和煤层气的生成(coal bed methane) 瓦斯突出和瓦斯爆炸是煤炭开采过程中的主要危害形式，但瓦斯又是宝贵的资源。煤中的瓦斯主要是在煤化作用过程中形成的。在煤化作用过程中，煤分子上的侧链和官能团不断分解和脱落，生成低分子气体，即煤层气，其主要成分为甲烷（70%～96%）。在自然条件下，生成1吨褐煤可产生68 m3甲烷，生成1吨肥煤、瘦煤、无烟煤分别可产生甲烷230 m3、330 m3和400m3。 如果煤层周围的围岩不透气，在煤化作用过程中产生的气体或被吸附在煤的孔隙中，或逐渐聚积形成煤层气田。 成煤作用过程小结 腐植煤的分类 泥炭 褐煤 烟煤 无烟煤 ① 泥炭 又称草碳,是棕褐色或黑褐色的不均匀物质.含水量高达85%～95%.经自然风干燥后水分可降至25%～35%,其时相对密度可达1.29～1.61.泥炭中含有大量未分解的植物根,茎,叶的残体,有时用肉眼就可以看出,因此泥炭中的木质素和碳水化合物的含量较高.含碳量在50%以下.此外,泥炭中还含有一种在成煤过程中开始形成的,可用碱抽出,用酸沉淀的新物质(即腐植酸)和可被有些有机溶剂抽出的酸性沥青. 主要用作锅炉燃料，低温干馏原料，肥料 ②褐煤 大多呈褐色或