第一章瓦斯地质基础

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1、模块二　煤田地质煤是一种由植物遗体转变而来的沉积成因的可燃有机岩石，它是由大量的有机物质和少量的无机物质组成的。它不仅是一种主要的能源，而且还是冶金、化工等极其重要的原料。煤矿床是我们开采的对象。本篇将介绍煤的形成、特点及用途，煤层的形成及赋存特征，煤系的形成及特征，煤田的概念等知识。-147-第一章　煤的形成及特征第一节　成煤作用第二节　煤的组成及性质第三节　煤质分析与评价第四节　煤的分类和利用第二章　煤层及其特征第一节　煤层的形成及特征分析第二节　煤层厚度及变化分析第三章　煤系与煤田第一节　煤系第二节　煤田第一章　煤的形成及特征第一节　成煤作用煤是一种沉积成因的可燃有机岩石，它是

2、由大量的有机物质和少量的无机物质组成的。它不仅是一种主要的能源，而且还是冶金、化工等极其重要的原料。一．成煤植物人们在生产实践中，首先在煤层及附近的岩石中发现了保存良好的植物化石，如煤层中曾发现压扁的煤化树干；在煤层底板岩石中有时可见到直立的树根化石。其次，把煤磨成很薄的透明薄片，在显微镜下观察，可以看到煤中保留有大量的植物组织碎片，如木质细胞组织、角质层及孢子花粉等。这些发现均充分证实了煤是由植物遗体转变而来的。当然植物遗体要经过复杂的生物、地球化学、物理化学作用才能转变成煤，也就是说，从植物死亡、堆积到转变为煤，经历了一系列演化过程。可以肯定地说，成煤的原始物质是植物。-147-

3、无论是高等植物还是低等植物，它们都能转变为煤，低等植物形成的煤叫腐泥煤；高等植物形成的煤叫腐植煤。自然界中大多数具有工业价值的煤层是由高等植物转变而成的。二．成煤作用煤是植物遗体经过复杂的生物化学作用和物理化学作用转变而成的。从植物死亡、堆积到转变成煤，经过了一系列韵演变过程，这个过程称为成煤作用。成煤作用根据时间、影响因素及结果，大致分为两个阶段，即第一阶段泥炭化或腐泥化作用阶段，第二阶段煤化作用阶段。其中，第一阶段起主导作用的是生物化学作用，并形成泥炭或腐泥；第二阶起主导作用的是物理化学作用，并形成各种煤。（一）泥炭化或腐泥化作用阶段高等植物或低等植物死亡后，它们在沼泽或湖泊等环

4、境中，由于微生物的作用，分别转变为泥炭或腐泥的过程称为泥炭化或腐泥化作用。一）腐泥化作用当生活在湖泊、浅海等水体中的低等植物和低等动物死亡后，在水体表层和下沉到水底的过程中先遭受一定程度的氧化分解：沉向水底后，由于水层和随后沉积物的覆盖，转入缺氧的还原环境，在厌氧细菌的作用下，低等植物中的蛋白质、脂肪等遭到分解，然后经过化学合成作用，形成—种含水很多的棉絮状胶体物质（富含沥青质），这些物质与泥砂混合后进一步变化，即形成了腐泥。这一过程为腐泥化作用。腐泥是一种含大量水分的黑灰、黑褐色冻胶淤泥状物质。二）泥炭化作用泥炭化作用分为二个阶段：1．第一阶段为植物遗体在沼泽浅部遭受氧化、分解的过

5、程。当生长在沼泽中的高等植物死亡后，其遗体首先堆积在沼泽水体的浅部，由于大气中氧的影响，并在喜氧细菌的作用下，植物有机组成（主要为木质素、纤维素等）中的一部分遭受一定程度的氧化分解和水解，部分被彻底破坏，变为气体和液体；部分转化为简单的化学性质活泼的化合物。2．第二阶段为产生腐植酸和沥青质，并形成泥炭的过程。随着沼泽覆水程度增强及植物遗体的不断堆积加厚，已部分遭受分解的植物遗体转入沼泽深部，逐渐与空气中的氧隔绝，氧化环境被还原环境代替，在厌氧细菌的作用下，其植物遗体中的分解产物之间以及分解产物与未分解的物质相互合成和作用，形成了新的化合物（主要为腐植酸、沥青质等）。这些物质与少量泥砂

6、等物质混合在一起，即形成了泥炭。图2-1-1　泥炭泥炭常为浅褐色至棕色，有时为棕黑色，疏松多孔，马粪状或土状，易碎，密度很小，一般只有0.9-1.25。它是一种含水的胶体体系，其有机质是由腐植酸及其盐类、植物各部分的分解产物和尚未分的物残骸组成的。泥炭风干可作燃料，也可作化工原料和肥料，广泛用于农肥、建筑、医疗和环保等领域，是非常宝贵的自然资源。图2-1-1所示的泥炭标本来自云南现代草本泥炭沼泽，可见有大量的草本残骸。（二）煤化作用阶段-147-泥炭或腐泥形成后，由于地壳下降，泥炭或腐泥被泥砂等沉积物覆盖掩埋，在长期地热及上覆沉积物静压力的作用下，它们分别转变为腐植煤或腐泥煤，这一过

7、程称为煤化作用。此时生化作用停止，代之以物理化学作用。在煤化作用主要发生成岩作用和变质作用。一）成岩作用图2-1-2　褐煤泥炭（腐泥）形成后，由于地壳运动的影响，使其沉降到地壳较深处，在上覆泥砂等沉积物的压力作用下，泥炭逐渐被压紧、脱水、固结，趋于致密，同时，泥炭（腐泥）中有机质的分子结构和化学成分也发生—定变化，其中碳含量增加，氢氧含量减少，腐植酸含量降低，使泥炭转变为褐煤（腐泥煤）。这一过程为成岩作用。1．褐煤煤化程度最低的一种腐植煤，是泥炭固结成岩形