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煤矿地质山西煤炭职业技术学院地测工程系地质组 第五章 煤与含煤岩系 第一节 成煤作用 成煤的原始物质是植物，成煤的植物分为高等植物和低等植物两大类，绝大多数重要的煤层是由高等植物转变而成的。由高等植物演变而成的煤叫腐植煤，由低等植物演变而成的煤叫腐泥煤。 煤的形成需要同时具备四个基本条件：植物条件、气候条件、自然古地理条件、古地壳运动条件。 成煤作用根据时间、影响因素及结果，大致分为两个阶段：泥炭化或腐泥化作用阶段，煤化作用阶段。 泥炭沼泽 泥炭沼泽 泥炭沼泽 沼泽向湖泊演化示意图 第一节 成煤作用 1. 泥炭化及腐泥化作用阶段 1）泥炭化作用阶段 生长在沼泽中的高等植物不断繁殖，其死亡后的遗体堆积在积水沼泽中。植物遗体中的有机组分，在暴露空气中及处于沼泽水体浅层状况下，由表层喜氧菌和氧的作用，经过氧化分解和水解作用后，一部分完全被分解成气体和水分；一部分被转化成为化学性质活泼的简单化合物；另一部分未遭受分解，特别是稳定组分继续保留下来。随着沼泽覆水程度的增强及植物遗体的不断堆积，使得正在分解的植物遗体逐渐与大气隔绝并处于水体下层，氧化环境逐渐被还原环境所代替，分解作用逐渐减弱。在沼泽水体深部厌氧细菌的作用下，分解产物之间和分解产物与植物残体之间又不断发生一系列复杂的生物化学作用，逐渐化合形成新的产物，如腐植酸、腐植酸盐、沥青质、硫化氢、二氧化碳、甲烷及氢等。这些产物中，部分不稳定的气体或液体逸出后，剩下的物质沉积下来，形成了泥炭。这种由高等植物转化为泥炭的生物化学作用过程，称为泥炭化作用。 泥炭一般呈黄褐、棕褐或棕黑等色，无光泽，质软且富含水及腐植酸。晒干后可作燃料、化工原料及肥料等用途。 第一节 成煤作用 腐泥化阶段 在湖泊、积水较深的沼泽及泻湖中，藻类及水中的浮游生物等大量繁殖、死亡、堆积，在缺氧的还原环境中，经过厌氧细菌的分解和化学合成作用，植物中的蛋白质和脂肪等成分遭到破坏，逐渐形成一种含水多的富含沥青质的棉絮状胶体物质。这种物质与细小颗粒的泥砂混合后经去水而变得致密，逐渐形成腐泥。这种由低等植物转变成腐泥的生物化学作用过程，称为腐泥化作用。 腐泥常呈黄褐、暗褐、黑灰等色，新鲜腐泥水分含量可达70～90％。形成于大湖泊中的腐泥灰分的含量较高，可达20～60％；森林湖泊中的腐泥，其灰分一般很低。 第一节 成煤作用 煤化阶段 煤化阶段是成煤的第二阶段。由于地壳沉降运动，使沉积物不断增厚，泥炭或腐泥被埋到地下深处，在地热和上伏沉积物质静压力的作用下，泥炭转变成腐植煤或腐泥转变为腐泥煤，这种物理化学作用过程称为煤化阶段。根据作用过程阶段和影响因素的不同，煤化阶段可分为成岩作用和变质作用。 第一节 成煤作用 1）成岩作用 泥炭变为褐煤 腐泥经过成岩作用转变成腐泥煤。 2）变质作用 褐煤形成不同煤种的煤 腐泥煤在变质作用影响下，可使煤的变质程度提高。 成煤作用及其各阶段的产物 第二节 煤的组成和性质 一、煤的岩石组成和物理性质 （一）煤的宏观煤岩组成 丝炭、镜煤、亮煤、暗煤 （二）煤的宏观煤岩类型 光亮型煤、半亮型煤、半暗型煤、 暗淡型煤 1.宏观煤岩成分 1. 丝炭 丝炭颜色为暗黑色，具有明显的纤维状结构和丝绢光泽，形似木炭，因此称为丝炭。丝炭在煤层中常呈条带状或断续分布的薄层，厚度一般只有1～2mm，有时呈小透镜状存在于亮煤或暗煤中。 2. 镜煤 镜煤呈黑色，具较强的玻璃光泽，质地均一，具贝壳状断口，性脆易碎，内生裂隙发育。由于它光亮如镜，所以称为镜煤。镜煤在煤层中不单独形成独立分层，常呈透镜状或条带状分布于亮煤之中，厚度多为几毫米至1～2cm，或呈细线理状分布于暗煤中。 3. 亮煤 亮煤为黑色，玻璃光泽，灰分含量较低，比重较小，性脆易碎，有时具有贝壳状断口。 亮煤在煤中含量较多，常形成较厚的分层或透镜体。 4．暗煤 暗煤因光泽暗淡而得名。颜色比其它组分要浅，呈灰黑色，光泽暗淡，灰分含量高，比重和硬度较大，粘结性差，内生裂隙不发育。 在煤层中，暗煤多成较厚的煤分层存在或单独构成煤层。 煤的化学元素组成 1. 碳 碳是煤中有机物质的主要组成元素，也是煤燃烧过程中产生热量的重要元素，每公斤纯碳完全燃烧时能放出34080.6kJ的热量。腐泥煤的含碳量一般在70～80％；腐植煤中碳元素的含量是随变质程度的加深而增加，泥炭的含碳量为50～60％，褐煤为60～77％，烟煤为74～92％，无烟煤为90～98％。 2. 氢 氢是煤中有机质的重要元素。每公斤氢完全燃烧时能产生143138.3kJ的热量，约为碳的4.2倍。煤中含氢量的多少与成煤原始物