第二章煤的生成.ppt

第二章煤的生成 第一节 年代地层系统和主要聚煤期 第二节 成煤物质 第三节 成煤环境 第四节 成煤作用过程 第二章 煤的生成 煤是植物遗体经过生物化学作用，又经过物理化学作用而转变成的沉积有机矿产，是多种高分子化合物和矿物质组成的混合物。它是极其重要的能源和工业原料。 成煤作用包括(泥炭化作用、腐泥化作用)和煤化作用 两个阶段。 第二节 成煤物质 一、植物的演化 植物在地史上，逐步由低级向高级发展演化，并经过多次飞跃。 五个阶段：菌藻植物时代、裸蕨植物时代、蕨类和种子植物时代、裸子植物时代和被子植物时代。 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了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。 高等植物经成煤作用生成的煤为腐植煤。 低等植物经成煤作用生成的煤为腐泥煤。 高等植物和低等植物经成煤作用生成的煤为腐植腐泥煤。 二、植物的有机组成 高等植物和低等植物的基本组成单元都是细胞。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。 从化学角度看，植物的有机组成可以分为四类 （1）糖类及其衍生物 （2）木质素 （3）蛋白质 （4）脂类化合物 （1）糖类及其衍生物 糖类及其衍生物包括纤维素、半纤维素和果胶质等成分。 ①纤维素 是一种高分子的碳水化合物，属于多糖，其链式结构可用通式(C5H10O5)n表示。 纤维素在生长着的植物体内很稳定，但植物死亡后，需氧细菌通过纤维素水解酶的催化作用可将纤维素水解为单糖，后者进一步氧化则分解为CO2和H 2O，当环境缺氧时，厌氧细菌使纤维素发酵生成CH4、CO2、C2H7COOH和CH3COOH等。 无论是水解产物还是发酵产物，它们都可与植物的其他分解产物缩合形成更复杂的物质参与成煤，或成为微生物的营养来源。 ②半纤维素 也是多糖，其结构多种多样，例如多维戊糖(C5H8O4)n就是其中的一种。它们也能在微生物作用下分解成单糖。 ③果胶质 属糖的衍生物，主要由半乳糖醛酸甲酯缩合而成，呈果冻状存在于植物的果实和木质部中。 果胶质分子中有半乳糖醛酸，故呈酸性。 果胶质不太稳定，在泥炭 形成的开始阶段，即可因生物化学作用水解成一系列的单糖和糠醛酸。 (二)木质素 木质素是成煤物质中最主要的有机组分，主要分布在高等植物的细胞壁中，包围着纤维素并填满其间隙，以增加茎部的坚固性。 木质素的组成因植物种类不同而异，但已知它具有一个芳香核，带有侧链并含有-OCH3、-OH、-O-等多种官能团。 木质素的单体以不同的连接方式连接成三维空间的大分子，因而比纤维素稳定，不易水解。 但在多氧的情况下，经微生物的作用易氧化成芳香酸和脂肪酸 (三)蛋白质 蛋白质是构成植物细胞原生质的主要物质，是生命起源最重要的有机物基础，是由许多不同的氨基酸分子按照一定的排列规律缩合而成的具有多级复杂结构的高分子化合物。 植物物死后，蛋白质在氧化条件下可分解为气态产物；在泥炭沼泽中，它可水解生成氨基酸、卟啉等含氮化合物，参与成煤作用。 (四)脂类化合物 脂类化合物通常指不溶于水，而溶于苯、醚和氯仿等有机溶剂的一类有机化合物，包括脂肪、树脂、蜡质、角质、木栓质和孢粉质等。 ①脂肪 脂肪属于长链脂肪酸的甘油酯。 低等植物脂肪较多，如藻类含脂肪可达20%。 高等植物一般仅含1%~2%，且多集中在植物的孢子或种子中。脂肪受生物化学作用可被水解，生成脂肪酸和甘油，前者参与成煤作用。 ②树脂 树脂是植物生长过程中的分泌物，高等植物中的针状物含树脂最多。树脂是混合物，其成分主要是二萜类和三萜类的衍生物。 在树脂中存在的典型树脂酸有松香和右旋海松酸。这两种树脂酸具有不饱和性，能起聚合作用。 树脂的化学性质十分稳定，不受微生物破坏也不溶于有机酸，因此能较好地保存在煤中。 ③蜡质 蜡质的化学性质类似于脂肪，但比脂肪更稳定，通常以薄层覆盖于植物的叶、茎和果实 表面，成分比较复杂，蜡质的主要成分是长链脂肪酸和含有24~36 (或更多)个碳原子的高级一元醇形成的酯类(如甘油硬脂酸类) ，其化学性质稳定，不易分解。 在泥炭和褐煤中常常发现有蜡质存在。 ④角质 角质是角质膜的主要成分，植物的叶、嫩枝、幼芽和果实的表皮常常覆盖着角质膜。 角质是脂肪酸脱水或聚合作用的产物，其主要成分是含有16~18个碳原子的角质酸。 ⑤木栓质 木栓质主要成分