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第三章 煤化作用 第三章 煤化作用 成煤作用是原始成煤物质最终转化成煤的全部作用，它分成两个相继的阶段： 从成煤原始物质的堆积，经生物化学作用直到泥炭的形成，称为泥炭化作用阶段； 当泥炭形成后，由于沉积盆地的沉降，泥炭被埋藏于深处，在温度、压力增高等物理、化学作用下，形成褐煤、烟煤、无烟煤、变无烟煤，称为煤化作用阶段。 对于腐泥来说，则经历了硬腐泥、腐泥褐煤、腐泥亚烟煤、腐泥烟煤到腐泥无烟煤的煤化作用。 第三章 煤化作用 成煤作用的阶段划分 §1 煤化作用的阶段与特征 第三章 §1煤化作用的 阶段与特征 一、煤的成岩作用与变质作用 煤的成岩与变质作用的分界: 一般认为，由于亮褐煤(中国的老褐煤、美国的亚烟煤)已出现镜煤，具有强烈的镜煤化作用，并且具有微弱的光泽。因此，变质作用开始于亮褐煤的形成。 具有了光泽就进入了变质作用阶段。 第三章 §1煤化作用的 阶段与特征 1、煤的成岩作用 （1）成岩作用概念 由泥炭经过物理化学作用形成年青褐煤的过程，为煤的成岩作用。 泥炭→年青褐煤（不具光泽） 第三章 §1煤化作用的 阶段与特征 （2）成岩作用机制 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于地下: ①压实、脱水、增碳; ②游离纤维素消失; ③凝胶化组分逐渐固结; ④具有了微弱的反射力。 这一转变所历经的作用称为煤的成岩作用。据stach认为，这种作用大致发生于地下200～400m的浅层。 第三章 §1煤化作用的 阶段与特征 （3）成岩作用特点 A、成岩作用的化学作用结果 　　①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; 　　②碳含量增加，氧和水分含量减少—脱水。 碳元素(C)主要集中于稠环中。稠环的结合力强，具较大的稳定性。 第三章 §1煤化作用的 阶段与特征 第三章 §1煤化作用的 阶段与特征 （3）成岩作用特点 B、煤的物理煤化作用 主要反映在发生了物理胶体反应，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。 成岩作用中，丝炭化组分和稳定组分也发生变化。 第三章 §1煤化作用的 阶段与特征 2、煤的变质作用 （1）煤变质作用概念 年青褐煤，在较高的温度、压力及较长地质时间等因素的作用下，进一步发生物理化学变化，变成老褐煤(亮褐煤)、烟煤、无烟煤、变无烟煤的过程。 第三章 §1煤化作用的 阶段与特征 （2）煤变质作用特点 ①腐植物质进一步聚合，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失去大量的含氧官能团(如羧基—COOH和甲氧基—OCH3)。 ③结束成岩凝胶化作用，形成凝胶化组分(煤岩); ④植物残体己不存在，稳定组分发生沥青化作用。 第三章 §1煤化作用的 阶段与特征 二、煤化作用特点 1、煤在连续地系列演化过程中，可明显地显现出增碳化(相对)趋势(特点) 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(C)一种元素。因此，煤化作用过程，也可称作异种元素的排出过程。 第三章 §1煤化作用的 阶段与特征 煤化作用的最终结果: ①排出的其它元素和碳结合构成挥发性化合物; ②随煤化程度增加，煤中挥发物减少，碳含量增加。 第三章 §1煤化作用的 阶段与特征 2、随着煤化作用进程,煤的有机分子表现为结构单一化趋势 即由泥炭阶段含多种官能团的结构，逐渐演变到无烟煤阶段只含缩合芳核的结构，最后演变为石墨结构。 第三章 §1煤化作用的 阶段与特征 第三章 §1煤化作用的 阶段与特征 煤化作用过程实际上是依序排除不稳定结构的过程。即逐渐保存稳定结构。 3、随着煤化作用进程,煤的有机为分子结构表现为致密化和定向排列的趋势 第三章 §1煤化作用的 阶段与特征 4.随着煤化作用进程,煤显微组分性质呈现为均一性趋势。 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，但随着煤化作用的进行，这些差异趋于一致，变得愈来愈不易区分。高变质煤的煤岩组分不易识别。 第三章 §1煤化作用的 阶段与特