煤田地质学第二章概要.ppt

能源地质学课件 河北工程大学资源学院 能源地质学 主讲人：杜振川 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第二章 成煤作用 第三节 煤化作用 一、煤化作用的两个阶段——成岩作用和变质作用 1、煤的成岩作用 在成岩作用中，煤受到复杂的化学煤化和物理煤化作用。 化学煤化作用：主要反映在泥炭内的腐植酸、腐植质分子侧链上的亲水官能团，以及环氧数目不断地减少，形成各种挥发性产物，并导致碳含量增加，氧和水分含量减少。 物理煤化作用：主要反映在发生物理胶化反应，即成岩凝胶化作用，从而使未分解或未完全分解的木质纤维组织，不断转变为腐植酸、腐植质，使已经形成的腐植酸、腐植质变为黑色具有微弱光泽的凝胶化组分。 第三节 煤化作用 一、煤化作用的两个阶段——成岩作用和变质作用 2、煤的变质作用 煤的变质作用：是指年轻褐煤，在较高的温度、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（亮褐煤）、烟煤、无烟煤、变无烟煤的过程。 2、煤的变质作用 煤在变质阶段的作用表现： 1）化学煤化作用表现为腐植物质进一步聚合，失去大量的含氧官能团（如羧基—C00H和甲氧基—OCH3 ），腐植酸进一步减少，使腐植物质由酸性变为中性，出现了更多的腐植复合物。 2）物理煤化作用表现为结束了成岩凝胶化作用，形成凝胶化组分，植物残体已不存在，稳定组分发生沥青化作用，使叶片、表皮、蜡质和孢粉质的外层脱去甲氧基，形成易软化、塑性强，具粘结性的沥青质。 3）在温度、压力的持续作用下，腐植复合物不断发生聚合反应，使稠环芳香系统不断加大，侧链减少，不断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，进而转变为烟煤、无烟煤和变无烟煤。 第三节 煤化作用 二、煤化作用特点 1、煤化作用特点 1）煤在连续的系列演化过程中，可明显地显现出增碳化趋势，即由泥炭阶段含有C、H、O、N、S五种主要元素，演变到无烟煤阶段基本上只含碳一种元素； 2) 依序排除不稳定结构，呈现结构单一化趋势； 3）结构致密化和定向排列的趋势 ； 4）煤的显微组分性质的均一性趋势； 5）煤化作用是一种不可逆反应。 第三节 煤化作用 二、煤化作用特点 2、煤化过程中煤的成分和性质的变化 1）元素组成的变化：随着煤化程度的增高，碳含量逐渐增加，氢、氧含量逐渐减少。 2）物理性质的变化：①随着煤化程度的增高，煤的颜色和粉色加深：颜色由褐色变为灰黑色、黑色；粉色由浅褐色变为深黑色。②光泽不断加强：由弱到强以此为沥青光泽、玻璃光泽、金刚光泽。③煤的比重、致密度、导电性等都随煤化程度的增高而增大。④煤的镜质组反射率，也随煤化程度的增高而增大。 3）工艺性质变化：随煤化程度的增高，焦油产出率(T)、挥发分含量(V)逐渐降低，水分含量总体降低 ，发热量值总体增加，粘结性则是在焦煤、肥煤阶段为最强。 第三节 煤化作用 三、煤化作用的因素 煤化作用的因素 温度 压力 时间 煤化作用的演化主要是受温度的高低、经历的时间长短及压力的大小所决定的。其中，对煤化作用影响较大的主要是温度。 第三节 煤化作用 三、煤化作用的因素 1、温度 煤化作用所需温度 第三节 煤化作用 三、煤化作用的因素 2、压力 压力主要促进煤的物理结构变化。 根据性质不同，压力可分为静压力、动压力。 静压力：指由上覆岩层的重量所产生的压力。 静压力的影响表现为：促进煤的物理结构变化，如使褐煤和低变质烟煤的孔隙和水分减少，比重增加，以及镜质组各向异性的出现和增强等。 第三节 煤化作用 三、煤化作用的因素 2、压力 压力主要促进煤的物理结构变化。 根据性质不同，压力可分为静压力、动压力。 动压力(构造压力) ：指由于构造运动产生的挤压力和剪切应力。 对煤化作用的影响表现为：构造变动往往速度快、时间短、压力大，因而在褶皱、断裂带内产生的摩擦热较集中，因此在褶皱或断裂带内的煤化程度较高，呈带状展布，但总的影响范围有限。 第三节 煤化作用 三、煤化作用的因素 3、时间 时间：指煤化过程中，某种温度和压力条件持续作用于煤的过程的长短。 对煤化作用的影响主要表现为：在受热条件相同时，煤化程度高低取决于受热时间的长短，即受热时间长，煤化程度高 。 但在较短时间的较高温度下与较长时间的较低温度下，可以形成相同煤级的煤 。