越崎教材煤田地质学第二章煤的起源.pdfVIP

越崎教材——煤田地质学 17 第二章 煤的起源 煤的组成极其复杂，是由无机组分和有机组分构成的混合物。无机组分主要包括黏土和 矿物、石英、方解石、石膏、黄铁矿等矿物质和吸附在煤中的水;有机组分主要是由碳、氢、 氧、氮、硫等元素构成的复杂的高分子有机化合物的温合物。从植物死亡、堆积到转变为煤 是经过一系列的演变过程，这个过程称为成煤作用。成煤作用大致可以分为两个阶段：第一 阶段是植物在泥炭沼泽、湖泊或浅海中不断繁殖，其遗体在微生物参加下不断分解、化合、 聚积的过程。这个过程起主导作用的是生物地球化学作用，低等植物经过生物地球化学作用 形成腐泥，高等植物形成泥炭，因此成煤第一阶段可称为腐泥化阶段或泥炭化阶段。当已形 成的泥炭和腐泥，由于地壳的下沉等原因而被上复沉积物所掩埋时，成煤作用就转为第二阶 段—煤化作用阶段，即泥炭、腐泥在以温度和压力为主的作用下变化为煤的过程。成煤第二 阶段包括成岩作用和变质作用。在这阶段中起主导作用的是物理化学作用。在温度和压力的 影响下，泥炭进一步变为褐煤（成岩作用），再由褐煤变为烟煤和无烟煤（变质作用）。 2.1 成煤物质 2.1.1 植物演化 植物在地史过程中，逐步由低级向高级发展演化，并经过多次飞跃。从低等的菌藻到高 级的被子植物，其发展过程显示出五个阶段，由老到新是：菌藻植物时代；裸蕨植物时代； 蕨类和种子植物时代；裸子植物时代；被子植物时代。这几个阶段对煤的形成和聚积有直接 关系。植物由低级向高级演化，当某种高等植物占优势后，有些植物灭绝。但低等植物的一 些门类仍继续存在。 最早出现的植物是低等植物，低等植物是由单细胞或多细胞构成的丝状和叶片状植物 体，没有根、茎、叶等器官的分化，如细菌和藻类。低等植物大多生活在水中，细菌的生 存环境十分广泛，它们是地球上最早出现的生物，藻类从太古代、元古代开始一直发展到 现在，其种类达两万种以上。 高等植物有根、茎、叶等器官的分化，包括苔藓植物，蕨类植物，裸子植物和被子植 物，地史上这些类别的植物除苔藓外，常能形成高大的乔木，具有粗壮的根和茎，成为重 要的成煤物质。图2-1 表示了最主要的植物门类在地史上的分布。 2.1.2 我国的主要聚煤期 自从地球上出现植物，便有了成煤的物质条件。但由于地史上大的地壳运动，常常使 地形，气候和空气中的CO2 的含量以及其他条件发生了孪化，这些变化不仅促使各阶段植 物体本身的演化，而且使得各个时期植物的繁盛程度和堆积强度也不相同。加之当时受地 表海陆分布，隆起与沉降状况，沉积作用等因素的影响，故使各时期聚煤作用的强弱有很大 差异。几个较强的聚煤作用时期： 新生代 新近纪-古近纪 中生代 晚侏罗世-早白垩世 早、中侏罗世 18 越崎教材——煤田地质学 晚三叠世 晚古生代 乐平世 宾夕法尼亚世-乌拉尔世 密西西比世 早古生代 早寒武世 纪 近 新 古 图2-1 地史上主要植物群分布图 上述八个聚煤期中，除早寒武世属于菌藻植物时代，形成腐泥无烟煤外，其它七个聚煤 期均以腐植煤为主的聚煤期。若以聚煤作用的强度而言，这七个聚煤期也是不均衡的，其中 以宾夕法尼亚世-乌拉尔世，乐平世、早中侏罗世和晚侏罗-早白垩世四个聚煤期的聚煤作用 为最强。 2.1.3 植物的有机组成 高等植物和低等植物的基本组成单元是植物细胞。植物细胞是由细胞壁和细胞质构成 的。细胞壁的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素，细胞质的主要成分是蛋白质和脂肪。 高等植物的细胞含细胞质较低等植物要少。茎是高等植物的主体，其外表面被称之为角质层 越崎教材——煤田地质学 19 和木栓层的表皮所包裹，内部为形成层、木质部和髓心。高等植物除了根、茎、叶外，还有 孢子和花粉等繁殖器官。从化学的观点看，植物的有机族组成可