煤的形成过程课件.ppt

煤 地 质 学,现代煤地质学的研究领域,1 煤的形成与煤化作用2 煤的组成3 煤的指标与煤级划分4 含煤沉积体系5 聚煤盆地与聚煤规律,地学新理论新方法对煤地质学的促进与影响,沉积体系分析和层序地层学等新概念、新学科的提出和发展给煤地质学带来了新的思路和方法。传统的海退成煤和陆相成煤经典理论被补充。煤的共、伴生矿产也作为研究对象。煤层气地质理论的形成与发展也是煤地质学的重要组成部分。,参考文献,李增学. 煤地质学. 地质出版社, 2005韩德馨, 杨起. 中国煤炭地质学,煤炭工业出版社, 1980杨起. 中国煤变质作用. 煤炭工业出版社,1996赵师庆. 实用煤岩学. 地质出版社, 1991E斯塔赫等著, 杨起等译. 斯塔赫煤岩学教程. 煤炭工业出版社,1990,煤的形成与煤化作用,1 煤的形成,内容提要,1 人类对煤形成的认识,在十九世纪以前，人们还不能正确解释煤的形成过程。煤和地球上的其它岩石一样，一有地球，就存在了；煤是由岩石变化而来的；煤是由植物变化来的。十九世纪以后，人们应用显微镜发现煤中还保留有一些植物的原来组成部分，从此揭开了成煤原始物质之谜，证实了煤是由植物变成的。例如将低煤级煤制成薄片，放在显微镜下观察，可以看到植物的原有构造(如植物的细胞结构)，有时还可以看到植物成长过程中的年轮。现在，在煤矿井下有时还可以看到煤层顶板上有树皮碎片、根、茎、叶等化石，在有些褐煤矿井中甚至可以看到折裂的树干变成的煤。所以，成煤的原始物质是植物是为无数事实所证明了的，并且已为人们所公认的结论。,结构镜质体，胞腔充填角质镜质体，透射光80，辽宁阜新J3K1,1鳞木类细根2栉羊齿羽片上的原位聚合孢子囊3植物结构纵切片太原西山7号煤层,植物细胞结 构(切片)1据田宝霖2据丁丕训,煤中的显微组分,2 煤及其成因类型,煤是由植物遗体经过复杂的生物化学、地球化学、物理化学作用转变而成的一种固体可燃有机岩，是由多种高分子化合物和矿物质所组成的复杂混合物，是一种极其重要的沉积矿产，它不仅是国民经济发展重要的能源，也是冶金和化学工业的重要原料。,高等植物,沼泽环境,腐植煤,低等植物,湖泊环境,腐泥煤,高等植物低等植物,沼泽、湖泊环境,混合煤,3 成煤原始物质概 述,成煤的原始物质是植物遗体或残体。植物可以分为低等植物和高等植物两大类 低等植物 主要是菌类和藻类1）由单细胞或多细胞构成，以蛋白质为其主要组成层分；2）基本呈丝状体和叶状体；3）构造简单，不具备各种植物器官的分化；4）多生活于水体中而呈浮游状态，故称也为浮游生物。5）在地史早期(元古代到早泥盆世)，它们构成了当时植物界的主体。,3 成煤原始物质概 述,高等植物苔藓植物、蕨类植物、种子植物 1）它们的结构复杂，根、茎、叶等器官分明； 2）组成植物的基本结构单元是细胞。细胞由细胞壁和原生质组成。 3）细胞壁的主要组分是：纤维素、半纤维素、木质素。 4）原生质是细胞的内含物，它是由蛋白质、脂肪和果胶质等一些碳水化合物组成的。,3 成煤原始物质植物的演化史,从地史上与成煤作用关系，植物的演化大体上可以分为：菌藻类时期：元古代-D1，广阔、稳定的浅海环境提供了藻类大量繁殖的良好条件，因此形成了具有工业价值的煤，这是地史上最早的聚煤时期。本时期所形成的煤，一般属于高灰分的腐泥无烟煤类。主要分布在南方寒武纪地层。裸蕨类时期：S3- D1 /D2。目前所知的最早陆生植物，植物仍没有根。植物由水生到陆生的阶段，是聚煤史和植物演化史的大事。,蕨类、种子蕨类时期： D3 P1。半陆生转变为陆生的重要时期，也是第一个重要聚煤史。 裸子植物时期： D3T1。海西和印支运动，陆地面积增大，地形分化，气候改变，适应干旱气候的被子植物繁盛。第二个重要聚煤史。 被子植物： K3今。被子植物占优势，第三个重要聚煤史。,3 成煤原始物质植物的演化史,植物的演化对煤的形成和聚积有很重要的影响: 首先，煤的形成和大量聚积始于植物出现之后。只有植物大量的繁殖和发展，才会有聚煤作用的发生。 其次，由于植物从水生到陆生、从低级向高级的发展和演化，聚煤作用在地质历史发展过程中也在发生变化，成煤环境从浅海到滨海直至扩大到内陆，聚煤作用不断增强。 第三，新的聚煤时期的出现，都是以新门类植物群的出现为前提。,3 成煤原始物质植物、煤演化关系,一、植物的组成 高等植物的器官：根、茎、叶二、高等植物的组织1) 分生组织：具细胞分裂能力，处于植物生长部位。2) 薄壁组织：基本组织，壁薄、有间隙、体积大。3) 保护组织：多构成表皮，细胞有角质膜、蜡质充填、周皮、木栓形成层、木栓、栓内层。4) 输导组织：输送营养物质的筛管、输送水分和矿物质的导管。5) 机械组织：起支撑作用。6) 分泌组织：由植物体内能产生特殊物质的细胞组成。,3 成煤原始物质成煤植物的主要有机组分,3 成煤原始物质成煤植物的主要有机组分,植物的基本单元都是细胞，细胞的构成：细胞壁和原生质。 1.细胞壁的主要组成是纤维素、半纤维素和木质素。 2.原生质是细胞的内含物，它是由蛋白质和碳水化合物组成。高等植物的整个外表面为一层表皮所包裹，表皮的外层为角质层，里层为木栓层。叶子的表皮除有角质层外还有毛、膜，它们都是由树脂、树蜡组成 植物还有花粉、孢子。花粉是所有种子植物的繁殖器官，孢于是孢子植物的繁殖器官，它们的外壳都比较稳定。 从化学的观点来看植物的主要组成不外乎纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、脂肪、树脂、树蜡等。这些组成又可归纳成四类：碳水化合物、木质素、蛋白质和酯类化合物。,3 成煤原始物质成煤植物的主要有机组分,1. 碳水化合物 植物细胞壁的主要成分包括纤维素、半纤维素和果胶质等。纤维素在溶液中呈胶体，容易水解；植物死亡后，在氧化条件下容易受喜氧性细菌、霉菌等微生物的作用而分解成CO2、CH4和水。半纤维素和果胶的化学组成和性质与纤维素相近，但比纤维素更易水解为糖类和酸。,3 成煤原始物质成煤植物的主要有机组分,2. 木质素 植物细胞壁的主要成分。它在植物中主要起着增强植物组织机械强度的作用。木质素是具有芳香结构的化合物。它的结构复杂，至今尚不能用一个结构式来表示，但是已知它是一个具有缩合芳香环，并带有侧链，具有甲氧基、酚羟基、醇羟基、醛基等多种官能团的物质。在碱性介质中容易氧化成类似腐植酸的多环芳香羧酸。所以木质素是植物转变成煤的原始物质中很重要的有机组分。,3 成煤原始物质成煤植物的主要有机组分,3.蛋白质 细胞中的原生质主要由蛋白质组成。所含比重不大，蛋白质是由若干个氨基酸按一定键结合而成的结构复杂的高分子化合物，含有羧基和羟基，具有酸性和碱性，是一种具有强烈亲水性的胶体。低等植物中蛋白质含量高，如藻类、细菌等；在高等植物中蛋白质含量较少。植物死亡后，蛋白质在供氧充分的条件下可以全部分解成气态氨、硫化氢等气体。在缺氧条件下，主要生成氨基酸、卟啉等含氮化合物。煤中的部分氮、硫就与植物的蛋白质有关。,3 成煤原始物质成煤植物的主要有机组分,4. 酯类化合物 不溶于水，而溶于有机溶剂的有机化合物。包括脂肪、树脂、树蜡、角质与木栓质、孢粉质、鞣质、色素。1）脂肪 在低等植物中含量较多，如藻类中脂肪达20。但在高等植物中一般仅含12，且大多集中在植物的孢子和种子中。在生物化学作用过程中，脂肪能被水解，生成脂肪酸和甘油。脂肪酸参加了成煤作用。,3 成煤原始物质成煤植物的主要有机组分,2） 蜡质 在植物中呈薄层覆盖在茎、叶和果实外皮上。蜡质成分比较复杂，化学性质稳定。在泥炭和褐煤中常常可以看到蜡质。3） 树脂 植物生长过程中的分泌物，当植物受伤时，就分泌出胶状树脂保护伤口。树脂的化学性质十分稳定，因此能很好地保存在煤中。,3 成煤原始物质成煤植物的主要有机组分,4）角质与木栓质 植物保护组织产生的物质，化学性质稳定，能很好地保存在煤中。5）孢粉质 构成植物孢子与花粉外壁的主要有机组分。,3 成煤原始物质成煤植物的主要有机组分含量,3 成煤原始物质成煤植物的主要有机元素,主要有机质元素: 碳、氢、氧、氮。 其他有机质元素：磷、钾、钠、硅、铝、锰、硼、钡、锶。,3 成煤原始物质植物遗体的堆积环境,一、植物残骸的堆积条件 植物遗体不是在任何环境下都能够堆积起来而转化成泥炭和腐泥的，必须具备两个基本条件： 1）必须有大量植物的持续繁殖和发展，这是成煤的物质基础； 2）植物遗体堆积起来后应及时与空气隔绝，以使植物遗体不被分解，能保存下来并进一步转化成泥炭或腐泥。 自然界中，符合这两个条件的堆积环境中，最主要的是沼泽（或泥炭沼泽）。,3 成煤原始物质植物遗体的堆积环境,1.泥炭的形成与累积过程 堆积的增长量超过分解量才有可能形成泥炭层。 泥炭沼泽的垂直剖面可划分为：氧化环境的表层、过渡条件的中间层、还原环境的底层。 泥炭的形成与累积取决于：有机植物的增长量2.植物残体的分解速度 影响分解速度的因素：主要有微生物的种类、数量、水热条件、土壤的酸碱度、有机物的组成。 微生物的种类：喜氧的与厌氧的，喜氧的对泥炭的形成与积累不利。,3 成煤原始物质植物遗体的堆积环境,1）微生物数量：随土壤埋深增大而减少2）水分和热量：微生物在土温20-30度，湿度达到60%-80%时，活动能力最强3）酸碱度：pH=7-8对微生物活动有利4）有机质的组成：泥炭藓针叶木本植物阔叶木本植物草本植物5）泥炭的积累速度：0.5-2.2 mm/a。,3 成煤原始物质植物遗体的堆积环境,二、植物残骸的堆积方式1. 原地生成说 植物残体没有经过搬运，在原地堆积并转变为泥炭2. 异地生成说 泥炭层形成的地方不是成煤植物生长的地方。证据：树根倒置的木化石等。,三、泥炭沼泽1. 沼泽及其形成条件 沼泽是指有植物生长的常年积水的洼地。沼泽中植物死亡后其遗体能够被沼泽水所覆盖，使其与空气隔绝而不被完全氧化分解，并在逐渐堆积过程后经以生物化学作用为主的变化后可转变成泥炭的，称为泥炭沼泽。 沼泽的形成和发育是地质、地貌、气候、水文、土壤、植被等多种自然因素综合作用的产物。,3 成煤原始物质植物遗体的堆积环境,1）地貌 低洼的能够积水的地形和能够给植物提供养分的土壤；2）气候 年降水量大于蒸发量的气候条件；3）水文 入水量（流入的地表水、地下水与大气降水）出水量（流出的地表水、地下水与蒸发量）。2. 泥炭沼泽的发育地带1）泥炭沼泽重要发育地带 滨海平原：海洋与陆地相互作用的结果；2）内陆有利发育泥炭沼泽的地区 河湖地带。,3 成煤原始物质植物遗体的堆积环境,3. 沼泽的形成方式 低洼地带发生沼泽化而形成沼泽。水流的停滞、地壳的下降和潜水面的上升，湖泊、泻湖、海湾等水体，由于水流携带或岸边冲刷的泥沙的堆积，水体变浅，高等植物茂盛，形成沼泽。方式：陆地泥炭沼泽化和水域泥炭沼泽化1）水域泥炭沼泽化模式：浅水缓岸泥炭沼泽化模式； 深水陡岸泥炭沼泽化模式；小河泥炭沼泽化模式2）陆地沼泽化比水域沼泽化更加广泛和面积更大.,3 成煤原始物质植物遗体的堆积环境,4. 沼泽的类型1）低位沼泽：地形低洼，潜水面较高，主要由地下水补给水，潜水面与沼泽水位基本相同。对成煤最为有利。2）高位沼泽：水源主要是由大气降水补给的沼泽。其水面位于潜水面之上，水源不充足，水中缺少矿物质，因而一般没有高大的植物生长。团此，在成煤过程中的作用不太重要。3）中位沼泽：介于两者之间，潜水面位于泥炭层内，水源来自地下水和大气降水。,3 成煤原始物质植物遗体的堆积环境,低位沼泽,高位沼泽,3 成煤原始物质泥炭的主要组成及性质,一、泥炭的化学成分1. 有机质成分 植物残体与腐植质。我国以富营养草本泥炭为主，有机质含量50%70%，泥炭藓泥炭有机质含量高达90%以上。不同泥炭的碳、氢、氧、氮、硫元素含量高低不同。1）碳：主要组成元素，50%60% 木本草本藓类（降低）。2）氢：4.7%-7.5% ；3）氧：30%-40% 4）氮：1.5%-3.5%；5）硫：0.08%-0.66%，平均0.3%。,3 成煤原始物质泥炭的主要组成及性质,可溶性有机物质1）类脂或沥青 用有机溶剂(苯、苯-醇、氯仿)从泥炭中萃取的物质。2）水溶物 用热水从泥炭中提取的物质，包括单糖类和有机酸。3）易水解物 在无机酸中存在的经水解后溶解的物质，包括纤维素。,3 成煤原始物质泥炭的主要组成及性质,4）不水解物 木质素、角质和木栓类物质。5）腐植酸 以稀碱溶液从泥炭中提取的物质，是泥炭的特有成分，是一种复杂混合物，在有机质中占20%40%，木本泥炭含量最高，草本次之，藓类最低，又分为黄腐酸和棕腐酸和黑腐酸。,3 成煤原始物质泥炭的主要组成及性质,2. 矿物质成分 来源于水和风力作用运移和形成泥炭的植物体本身，从化学成分上来说常见的有氧化物、氢氧化物、碳酸盐类；从矿物成分上来说有石英和粘土矿物；从元素种类上来说有Si、Ca、Mg、Fe、Al、K、Na和一些微量元素。 贫营养泥炭灰分少，富营养泥炭灰分高。,3 成煤原始物质泥炭的主要组成及性质,二、泥炭的主要物理化学特性1. 分解度 植物残体内由于腐解作用而失去细胞结构物质的相对含量。即泥炭中无定形腐植质占有机质的百分含量。2. 含水性质：湿度和持水量3. 比重和容重：小4. 结构和颜色：疏松、多孔，力学稳定差，颜色多样5. 可燃性：1012MJ/kg。,3 成煤原始物质泥炭的主要组成及性质,三、泥炭的类型1）草本泥炭：草本植物残体组成，灰分含量高，分解较强，含水量少，色暗弹性差，我国泥炭多属于这类型。2）木本泥炭：乔木与灌木残体组成。灰分低，含水量少，褐红色弹性差，我国泥炭少有这类型3）藓类泥炭：泥炭藓等贫营养植物残体组成，也称酸泽。灰分最低，含水量最高，色淡弹性强。我国这类泥炭极少有，大、小兴安岭及高山地带少量分布。,4 成煤作用概 念,高等植物从死亡到变成泥炭过程 泥炭化作用低等植物从死亡到变成腐泥过程 腐泥化作用泥炭（腐泥）变成褐煤的过程 成 岩 作 用褐煤 烟煤 无烟煤的过程 变 质 作 用,植物从死亡、堆积到转变为煤所经历的一系列演化过程,成煤作用,高等植物低等植物,沼泽,湖泊或浅海,泥炭腐泥,煤褐煤烟煤无烟煤,地下,石墨,泥炭（腐泥）化作用,成岩作用,变质作用,煤化作用,4 成煤作用植物残骸的分解方式,全败作用 在空气充足的条件下，植物残骸被完全氧化，分解为二氧化碳和水。这个过程不能生成煤，而只能留下无机矿物质。 半败作用 在空气不充足的条件下，植物残骸发生不完全的氧化分解过程。例如，在阔叶树林里堆积起来的潮湿树叶，由于空气进入困难，发生了不完全的氧化，形成一层黑色的“腐殖土”。这层物质存在的时间不长，或者进一步转变成泥炭，或者分解为二氧化碳和水。,4 成煤作用植物残骸的分解方式,泥炭化作用 高等植物遗体在沼泽中堆积经生物化学变化转变成泥炭的过程。可分为两个阶段：生物化学分解作用与合成作用。 分解作用 原生质脂肪果胶质纤维素半纤维素木质素木栓质。,4 成煤作用植物残骸的分解方式,合成作用：合成腐植酸 在低洼沼泽中，因为充满着水，植物死亡后的残骸就逐渐堆积在水中，最上面的一层植物因与水面很接近或露出在水面之上，空气仍可进入。在这样条件下，喜氧细菌活跃，残骸发生半败作用而变成腐殖土。随着植物的不断死亡和堆积，它们就完全与空气隔绝，氧气停止进入，厌氧细菌随之活跃。此时植物残骸就依靠本身所含的氧发生去羧基、脱水等作用。放出二氧化碳、水及甲烷，从而使碳含量相对增大，氢及氧含量则减少。植物残骸经过这些作用后，就部分地改变了原来的形态和结构，变成了一种新的物质泥炭。,凝胶化作用 堆积在沼泽中的植物遗体的主要组成部分(木质纤维组织)在覆水较深、水体滞流的、缺氧的弱氧化至还原的环境中，由于厌氧细菌的参与和长期浸润的作用而转变成以腐植酸和沥青质为主要成分的凝胶、溶胶等胶体物质的过程。经凝胶化作用产生的不同形态和结构的凝胶化物质，再经过煤化作用即形成为煤中的凝胶化组分木煤、木质镜煤、镜煤和凝胶化基质。,4 成煤作用植物残骸的分解方式,丝炭化作用：指植物遗体的木质纤维组织，在沼泽覆水浅且水流畅通或比较干燥的氧化条件和有氧细菌的条件下，遭氧化分解、脱水、脱氢和增炭化作用转变成贫氢、富炭的腐植物的过程。 残植化作用：是泥炭化作用的一种特殊情况，即：在泥炭化过程中的水介质流动通畅、经常有新鲜氧气供给的条件下，凝胶化作用和丝炭化作用的产物被充分分解破坏并不断被流水带走，使植物残体中的稳定组分大量集中并集中形成残植煤的过程。,4 成煤作用植物残骸的分解方式,腐败作用（腐泥化作用） 指低等生物遗体在沼泽中经生物化学变化转变成腐泥的过程。 生长在静水湖泊中的微生物(主要是浮游生物)死亡后，在没有空气存在下发生的分解过程。其结果生成一种含碳、氢较原来物质为多，含氧较原来物质少的新物质腐泥。腐泥是一种富含水和沥青质的淤泥状物质。与泥炭特征有区别。,4 成煤作用植物残骸的分解方式,4 成煤作用植物残骸的分解过程,造成泥炭成分、性质不同的影响因素,一、植物群落 木本植物富含木质纤维素，容易形成凝胶化物质多的泥炭，石炭纪聚煤期形成的煤田多以富亮光型煤为主；芦苇沼泽植物缺乏木质素，多含纤维素和蛋白质，性质不稳定，从而稳定组分富集，成煤后形成富含稳定组分壳质组，其含氢量及焦油产率高，苔藓植物由于富含防腐剂（酚），故抗分解能力强，保留了很多不稳定的纤维素和半纤维素，煤可以看得见碎屑状条带，半水生植物形成的泥炭成煤后多为暗淡煤。,造成泥炭成分、性质不同的影响因素,植物的发展演化的影响：地史上各聚煤期的煤在煤岩成分上往往具有一定的特色，这与当时的植物面貌有关，如泥盆纪形成草席状角质残植煤。二、营养供应 富营养泥炭形成的煤灰分高，贫营养泥炭灰分低。,造成泥炭成分、性质不同的影响因素,三、介质的酸度 酸度越高越不利于细菌的生长，细菌活动愈强烈，分解作用愈彻底，原来的植物结构保存愈差，所形成的凝胶化物质常是无结构的，煤的挥发分高，焦化过程软化程度低，粘结性好。 低位泥炭呈酸性:4.8-6.5；高位泥炭3.3-4.6，抑制细菌活动，植物原生结构保存完好；红树林沼泽泥炭7.0-8.1，凝胶化程度高，常形成无结构的凝胶化组分，含硫、氢、氮、灰分都高。,造成泥炭成分、性质不同的影响因素,富钙的沼泽喜氧细菌活跃，分解作用强，煤中含有机硫、黄铁矿、氮高，富沥青质，焦化过程中软化温度低，膨胀性能强。四、介质的氧化还原条件,4 成煤作用成煤的必要条件,煤的形成需要哪些条件？沉积有机质聚集条件：1）足够生物量的供给； 2）存在生物聚合物向沉积聚合物转化的环境条件；3）保证沉积有机质不被无机沉积物过分“稀释”而相对集中。4）沉积有机质形成后能够得以妥善保存而在一定地质历史中不被再次破坏。,4 成煤作用成煤的必要条件,1.植物条件 物质基础，即要有大量的植物，提供成煤的物质来源；2.气候条件 影响植物生长，同时影响植物的分解。即利于陆生植物的繁茂生长的温暖湿润气候；3.自然地理条件 植物堆积场所，利于生物细菌的繁衍和活动的缺氧条件-泥炭沼泽环境；,4 成煤作用成煤的必要条件,4.地壳运动条件（主导条件） 埋藏条件。持续下陷的盆 地或低地，以便造成植物残骸和无机沉积物的大量堆集等。同时，沼泽水位的逐步抬升，以避免有机质的氧化分解。再次，在沼泽生存过程中，碎屑沉积物的注入必须是贫乏的，以保证泥炭的质量。,4 成煤作用成煤的必要条件,三种补偿方式1) 过度补偿 沼泽水面上升速度植物遗体的堆积速度,4 成煤作用煤化作用的阶段与特征,一、煤的成岩作用与变质作用 1. 煤的成岩作用 泥炭形成后,由于盆地的沉降,在上覆沉积物的覆盖下被埋藏在地下,经压实、脱水、增炭作用，游离纤维素消失，出现了凝胶化组分，逐渐固结并具有了微弱的反射力，经过这种物理化学变化转变成年轻褐煤，发生在地下200400 m的浅层。发生复杂的化学和物理煤化作用。 1）化学煤化作用：侧链上的亲水官能团,以及环氧数目不断减少,形成挥发成分,炭增加,氧和水分减少。 2）物理煤化作用：成岩凝胶化作用。,4 成煤作用煤化作用的阶段与特征,2.煤的变质作用 年轻褐煤在较高温度、压力及较长地质时间等因素的作用下，进一步受到物理化学变化，变成老褐煤、烟煤、无烟煤、变无烟煤的过程。 1）化学煤化作用：失去大量的含氧官能团,腐植酸减少,出现很多的腐植复合物。 2）物理煤化作用：成岩凝胶化作用结束。植物残体不存在,稳定成分沥青化作用,并且开始有微弱的光泽,提高芳香化程度和分子排列的规则化程度,变质程度不断提高。,4 成煤作用煤化作用的阶段与特征,4 成煤作用煤化作用的阶段与特征,二、煤化作用特点1）增碳化过程，到无烟煤阶段基本只含碳一种元素,异种元素排出过程，挥发分减少；2）结构单一化趋势，反光性能增强；3）煤显微组分性质的均一性趋势,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,但是后期差异趋于一致；4）不可逆性。,4 成煤作用煤化作用的阶段与特征,5）煤化跃变煤化作用非线性发展的，有四次跃变过程：1. 长焰煤开始阶段(Cdaf=75%80%，Vdaf=43%，R0max= 0.6 %)2. 肥煤到焦煤阶段(Cdaf=87%，Vdaf=29%，R0max=1.3 %)3. 烟煤到无烟煤阶段(Cdaf=91%，Vdaf=8%，R0max=2.5 %)4. 无烟煤到变无烟煤阶段(Cdaf=93.5%,Hdaf=2.5%,Vdaf=4%,Rmax=4%, Rm=3.5%),金属浅黄色光泽,微层理已不明显。,4 成煤作用煤化作用因素,一、温度 煤化梯度概念，岩石导热性能二、时间 50 Ma三、压力 静压力引起煤的物理结构发生变化 抑制化学煤化作用,4 成煤作用煤化程度指标,由于煤化作用是个复杂的过程，不同煤化阶段中各种指标变化的显著性各不相同，因此对于一定煤化阶段往往具有不同的煤化程度指标。为使煤化程度具有可比性，试样要有统一要求，化学分析数据最好取自微镜煤，反射率取自镜质组。,4 成煤作用煤化程度指标,一、水分 孔隙度降低引起,在软褐煤阶段,埋深每增加100米,水分降低4%,是低煤化阶段的敏感指标。二、发热量 镜质组的发热量跟水分成反比,水分也是低煤化阶段的指标。三、氢含量 无烟煤阶段析出量最大,减少最明显,是无烟煤和变无烟煤的敏感指标。,4 成煤作用煤化程度指标,四、碳含量 从肥煤到贫煤阶段,炭含量仅从87%增加到91%,从软褐煤和暗褐煤阶段变化也不明显,从亮褐煤到接近肥煤分界的阶段和无烟煤阶段变化明显,可作为煤化程度指标。五、挥发分及镜质组反射率 气肥煤之前,指标不敏感,气肥煤到瘦煤阶段,良好的指标,在无烟煤阶段,挥发分已经很少,不敏感,贫煤到无烟煤阶段镜质组反射率仍能作为良好指标,到变无烟煤阶段,最小反射率更加灵敏。,4 成煤作用煤化程度指标,六、壳质组的荧光性 低煤化阶段,良好的指标,反射率越低,荧光性越强。七、X射线衍射曲线 煤化程度越高,衍射曲线从平稳到陡,强度愈来愈大。,4 成煤作用煤的变质作用类型,一、深成变质作用 指煤层因沉降而埋藏于地下深处，由于地热及上覆岩系静压力作用下所发生的变质作用。1. 希尔特定律：在地层大致水平的条件下，每百米煤的挥发分降低约2.3%，即煤的变质程度随埋藏深度的加深而增高，可用变质梯度表示。,4 成煤作用煤的变质作用类型,2.煤变质的分带性 自上而下分为四个煤化程度不同的煤级带，即长焰煤-气煤带；气煤带；肥煤带；焦煤、瘦煤及贫煤、无烟煤带3.煤系上覆岩系厚度与深成变质 上覆岩系厚度不同，使同一层煤在各地的变质程度不同。4.深成变质作用与煤层赋存深度的关系,4 成煤作用煤的变质作用类型,二、岩浆变质作用 由于岩浆热、挥发分气体和压力的影响，使煤发生变质作用。区域岩浆热力变质作用主要特征 1）煤变质的垂直分带明显； 2）变质带与岩体分布有关； 3）变质程度与岩体大小和离岩体远近有关。,4 成煤作用煤的变质作用类型,2. 接触变质作用 指各种岩床、岩墙、岩脉等浅成岩体侵入或接近煤层，这些侵入体的热能使煤层达1000度以上。 特征：1）煤层受热均匀性差；2）颜色变浅，密度增大，灰分增高，挥发分和发热量降低，粘结性消失；3）镜质组具气孔构造。,4 成煤作用煤的变质作用类型,4）在接触带附近，存在规模小且不规则的局部煤质分带现象。5）煤中出现新的成分：“气相石墨”接触变质作用的影响因素 1）岩体的产状； 2）岩体的大小、侵入部位和次数； 3）岩浆成分、性质及煤层围岩的物理性质等；,4 成煤作用煤的变质作用类型,3. 动力变质作用 指由于地壳构造运动的直接原因而造成煤发生变质的作用。所产生的动压力不能引起化学煤化作用，只引起物理煤化作用。,需要掌握的内容,1. 名词解释 腐植煤 腐泥煤 腐植腐泥煤 成煤作用 煤化作用 泥炭化作用 腐泥化作用 成岩作用 变质作用2. 成煤阶段如何划分？3. 成煤的必要条件有哪些？4. 煤化作用的程度指标，如何划分？,