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1、煤的形成过程煤的形成过程煤的形成过程煤的形成过程煤的形成过程煤的形成过程1煤的形成与煤化作用煤的形成与煤化作用2煤的组成煤的组成3煤的指标与煤级划分煤的指标与煤级划分4含煤沉积体系含煤沉积体系5聚煤盆地与聚煤规律聚煤盆地与聚煤规律煤的形成过程沉积体系分析和层序地层学等新概念、新学科沉积体系分析和层序地层学等新概念、新学科的提出和发展给煤地质学带来了新的思路和方的提出和发展给煤地质学带来了新的思路和方法。法。传统的海退成煤和陆相成煤经典理论被补充。传统的海退成煤和陆相成煤经典理论被补充。煤的共、伴生矿产也作为研究对象。煤层气地煤的共、伴生矿产也作为研究对象。煤层气地质理论的形成与发展也是煤地质学
2、的重要组成质理论的形成与发展也是煤地质学的重要组成部分。部分。煤的形成过程煤的形成过程李增学李增学.煤地质学煤地质学.地质出版社地质出版社,2005,2005韩韩德德馨馨,杨杨起起.中中国国煤煤炭炭地地质质学学,煤煤炭炭工工业业出出版版社社,19801980杨起杨起.中国煤变质作用中国煤变质作用.煤炭工业出版社煤炭工业出版社,1996,1996赵师庆赵师庆.实用煤岩学实用煤岩学.地质出版社地质出版社,1991,1991EE斯斯塔塔赫赫等等著著,杨杨起起等等译译.斯斯塔塔赫赫煤煤岩岩学学教教程程.煤煤炭炭工业出版社工业出版社,1990,19901.煤的形成过程煤的形成煤的形成煤的形成煤的形成煤的
3、形成过程3.成煤原始物质2.煤及其成因类型1.人类对煤形成的认识内内容容提提要要4.煤化作用煤的形成过程在十九世纪以前，人们还不能正确解释在十九世纪以前，人们还不能正确解释煤的形成过程。煤的形成过程。煤和地球上的其它岩石一样，一有煤和地球上的其它岩石一样，一有地球，就存在了；地球，就存在了；煤是由岩石变化而来的；煤是由岩石变化而来的；煤是由植物变化来的。煤是由植物变化来的。十九世纪以后，人们应用显微镜发现煤十九世纪以后，人们应用显微镜发现煤中还保留有一些植物的原来组成部分，中还保留有一些植物的原来组成部分，从此揭开了成煤原始物质之谜，证实了从此揭开了成煤原始物质之谜，证实了煤是由植物变成的。例
4、如将低煤级煤制煤是由植物变成的。例如将低煤级煤制成薄片，放在显微镜下观察，可以看到成薄片，放在显微镜下观察，可以看到植物的原有构造植物的原有构造(如植物的细胞结构如植物的细胞结构)，有时还可以看到植物成长过程中的年轮。有时还可以看到植物成长过程中的年轮。现在，在煤矿井下有时还可以看到煤层现在，在煤矿井下有时还可以看到煤层顶板上有树皮碎片、根、茎、叶等化石，顶板上有树皮碎片、根、茎、叶等化石，在有些褐煤矿井中甚至可以看到折裂的在有些褐煤矿井中甚至可以看到折裂的树干变成的煤。所以，成煤的原始物质树干变成的煤。所以，成煤的原始物质是植物是为无数事实所证明了的，并且是植物是为无数事实所证明了的，并且已
5、为人们所公认的结论。已为人们所公认的结论。结构镜质体，胞腔充填角质镜质体，透射光80，辽宁阜新J3K11 1鳞木类细根鳞木类细根2 2栉羊齿羽片上栉羊齿羽片上的原位聚合孢的原位聚合孢子囊子囊3 3植物结构纵切植物结构纵切片太原西山片太原西山7 7号煤层号煤层1 12 2 3 31 12 2植物细胞结植物细胞结构构(切片切片)1据田宝霖据田宝霖2据丁丕训据丁丕训煤中的显微组分煤中的显微组分煤的形成过程 煤煤是是由由植植物物遗遗体体经经过过复复杂杂的的生生物物化化学学、地地球球化化学学、物物理理化化学学作作用用转转变变而而成成的的一一种种固固体体可可燃燃有有机机岩岩，是是由由多多种种高高分分子子化
6、化合合物物和和矿矿物物质质所所组组成成的的复复杂杂混混合合物物，是是一一种种极极其其重重要要的的沉沉积积矿矿产产，它它不不仅仅是是国国民民经经济济发发展展重重要要的的能能源源，也也是是冶冶金金和和化化学学工工业业的的重重要原料。要原料。高等植物高等植物高等植物沼泽环境沼泽环境沼泽环境沼泽环境腐植煤腐植煤低等植物低等植物低等植物湖泊环境湖泊环境湖泊环境湖泊环境腐泥煤腐泥煤高等植物高等植物高等植物低等植物低等植物低等植物沼泽、湖泊环境沼泽、湖泊环境沼泽、湖泊环境沼泽、湖泊环境混合煤混合煤煤的形成过程成煤的原始物质是植物遗体或残体。成煤的原始物质是植物遗体或残体。植物可以分为植物可以分为低等植物低等
7、植物和和高等植物高等植物两大类两大类 低等植物低等植物 主要是菌类和藻类主要是菌类和藻类主要是菌类和藻类主要是菌类和藻类1 1）由单细胞或多细胞构成，以蛋白质为其主要组成层分；）由单细胞或多细胞构成，以蛋白质为其主要组成层分；2 2）基本呈丝状体和叶状体；）基本呈丝状体和叶状体；3 3）构造简单，不具备各种植物器官的分化；）构造简单，不具备各种植物器官的分化；4 4）多生活于水体中而呈浮游状态，故称也为浮游生物。）多生活于水体中而呈浮游状态，故称也为浮游生物。5 5）在地史早期）在地史早期(元古代到早泥盆世元古代到早泥盆世)，它们构成了当时植物，它们构成了当时植物界的主体。界的主体。煤的形成过
8、程高等植物苔藓植物、蕨类植物、种子植物苔藓植物、蕨类植物、种子植物 1 1）它们的结构复杂，根、茎、叶等器官分明；）它们的结构复杂，根、茎、叶等器官分明；2 2）组成植物的基本结构单元是细胞。细胞由细胞壁）组成植物的基本结构单元是细胞。细胞由细胞壁和原生质组成。和原生质组成。3 3）细胞壁的主要组分是：纤维素、半纤维素、木质）细胞壁的主要组分是：纤维素、半纤维素、木质素。素。4 4）原生质是细胞的内含物，它是由蛋白质、脂肪和）原生质是细胞的内含物，它是由蛋白质、脂肪和果胶质等一些碳水化合物组成的。果胶质等一些碳水化合物组成的。煤的形成过程从地史上与成煤作用关系，植物的演化大体上可以分为：从地史
9、上与成煤作用关系，植物的演化大体上可以分为：从地史上与成煤作用关系，植物的演化大体上可以分为：从地史上与成煤作用关系，植物的演化大体上可以分为：菌菌菌菌藻藻藻藻类类类类时时时时期期期期：元元元元古古古古代代代代-D-D1 1，广广广广阔阔阔阔、稳稳稳稳定定定定的的的的浅浅浅浅海海海海环环环环境境境境提提提提供供供供了了了了藻藻藻藻类类类类大大大大量量量量繁繁繁繁殖殖殖殖的的的的良良良良好好好好条条条条件件件件，因因因因此此此此形形形形成成成成了了了了具具具具有有有有工工工工业业业业价价价价值值值值的的的的煤煤煤煤，这这这这是是是是地地地地史史史史上上上上最最最最早早早早的的的的聚聚聚聚煤煤煤煤
10、时时时时期期期期。本本本本时时时时期期期期所所所所形形形形成成成成的的的的煤煤煤煤，一一一一般般般般属属属属于于于于高高高高灰灰灰灰分分分分的的的的腐腐腐腐泥泥泥泥无无无无烟烟烟烟煤煤煤煤类类类类。主主主主要要要要分分分分布布布布在在在在南南南南方方方方寒寒寒寒武武武武纪地层。纪地层。纪地层。纪地层。裸裸裸裸蕨蕨蕨蕨类类类类时时时时期期期期：S S3 3-D D11/D/D2 2。目目目目前前前前所所所所知知知知的的的的最最最最早早早早陆陆陆陆生生生生植植植植物物物物，植植植植物物物物仍仍仍仍没没没没有有有有根根根根。植植植植物物物物由由由由水水水水生生生生到到到到陆陆陆陆生生生生的的的的阶阶
11、阶阶段段段段，是是是是聚聚聚聚煤煤煤煤史史史史和和和和植植植植物演化史的大事。物演化史的大事。物演化史的大事。物演化史的大事。l l 蕨类、种子蕨类时期蕨类、种子蕨类时期蕨类、种子蕨类时期蕨类、种子蕨类时期：D D3 3PP1 1。半陆生转变为陆。半陆生转变为陆。半陆生转变为陆。半陆生转变为陆生的重要时期，也是生的重要时期，也是生的重要时期，也是生的重要时期，也是第一个重要聚煤史。第一个重要聚煤史。第一个重要聚煤史。第一个重要聚煤史。l l 裸子植物时期：裸子植物时期：裸子植物时期：裸子植物时期：D D3 3TT1 1。海西和印支运动，陆地面。海西和印支运动，陆地面。海西和印支运动，陆地面。海
12、西和印支运动，陆地面积增大，地形分化，气候改变，适应干旱气候的被积增大，地形分化，气候改变，适应干旱气候的被积增大，地形分化，气候改变，适应干旱气候的被积增大，地形分化，气候改变，适应干旱气候的被子植物繁盛。子植物繁盛。子植物繁盛。子植物繁盛。第二个重要聚煤史。第二个重要聚煤史。第二个重要聚煤史。第二个重要聚煤史。l l 被子植物：被子植物：被子植物：被子植物：K K3 3 今。被子植物占优势，今。被子植物占优势，今。被子植物占优势，今。被子植物占优势，第三个重要第三个重要第三个重要第三个重要聚煤史。聚煤史。聚煤史。聚煤史。煤的形成过程 植物的演化对煤的形成和聚积有很重要的影响植物的演化对煤的
13、形成和聚积有很重要的影响:首首先先，煤煤的的形形成成和和大大量量聚聚积积始始于于植植物物出出现现之之后后。只有植物大量的繁殖和发展，才会有聚煤作用的发生。只有植物大量的繁殖和发展，才会有聚煤作用的发生。其其次次，由由于于植植物物从从水水生生到到陆陆生生、从从低低级级向向高高级级的的发发展展和和演演化化，聚聚煤煤作作用用在在地地质质历历史史发发展展过过程程中中也也在在发发生生变变化化，成成煤煤环环境境从从浅浅海海到到滨滨海海直直至至扩扩大大到到内内陆陆，聚聚煤作用不断增强。煤作用不断增强。第第三三，新新的的聚聚煤煤时时期期的的出出现现，都都是是以以新新门门类类植植物物群的出现为前提。群的出现为前
14、提。煤的形成过程一、植物的组成一、植物的组成一、植物的组成一、植物的组成高等植物的器官：根、茎、叶高等植物的器官：根、茎、叶高等植物的器官：根、茎、叶高等植物的器官：根、茎、叶二、高等植物的组织二、高等植物的组织二、高等植物的组织二、高等植物的组织1)1)分生组织分生组织分生组织分生组织：具细胞分裂能力，处于植物生长部位。：具细胞分裂能力，处于植物生长部位。：具细胞分裂能力，处于植物生长部位。：具细胞分裂能力，处于植物生长部位。2)2)薄壁组织薄壁组织薄壁组织薄壁组织：基本组织，壁薄、有间隙、体积大。：基本组织，壁薄、有间隙、体积大。：基本组织，壁薄、有间隙、体积大。：基本组织，壁薄、有间隙、
15、体积大。3)3)保护组织保护组织保护组织保护组织：多构成表皮，细胞有角质膜、蜡质充填、周皮、：多构成表皮，细胞有角质膜、蜡质充填、周皮、：多构成表皮，细胞有角质膜、蜡质充填、周皮、：多构成表皮，细胞有角质膜、蜡质充填、周皮、木栓形成层、木栓、栓内层。木栓形成层、木栓、栓内层。木栓形成层、木栓、栓内层。木栓形成层、木栓、栓内层。4)4)输导组织输导组织输导组织输导组织：输送营养物质的筛管、输送水分和矿物质的导：输送营养物质的筛管、输送水分和矿物质的导：输送营养物质的筛管、输送水分和矿物质的导：输送营养物质的筛管、输送水分和矿物质的导管。管。管。管。5)5)机械组织机械组织机械组织机械组织：起支撑
16、作用。：起支撑作用。：起支撑作用。：起支撑作用。6)6)分泌组织分泌组织分泌组织分泌组织：由植物体内能产生特殊物质的细胞组成。：由植物体内能产生特殊物质的细胞组成。：由植物体内能产生特殊物质的细胞组成。：由植物体内能产生特殊物质的细胞组成。煤的形成过程煤的形成过程 植物的基本单元都是细胞，细胞的构成：植物的基本单元都是细胞，细胞的构成：细胞壁和原生质。细胞壁和原生质。1.1.细胞壁细胞壁的主要组成是的主要组成是纤维素、半纤维素和木质素纤维素、半纤维素和木质素。2.2.原原生生质质是是细细胞胞的的内内含含物物，它它是是由由蛋蛋白白质质和和碳碳水水化化合合物物组组成成。高高等等植植物物的的整整个个
17、外外表表面面为为一一层层表表皮皮所所包包裹裹，表表皮皮的的外外层层为为角角质质层层，里里层层为为木木栓栓层层。叶叶子子的的表表皮皮除除有有角角质质层层外外还还有有毛毛、膜膜，它们都是由它们都是由树脂树脂、树蜡树蜡组成组成 植植物物还还有有花花粉粉、孢孢子子。花花粉粉是是所所有有种种子子植植物物的的繁繁殖殖器器官官，孢于是孢子植物的繁殖器官，它们的外壳都比较稳定。孢于是孢子植物的繁殖器官，它们的外壳都比较稳定。从从化化学学的的观观点点来来看看植植物物的的主主要要组组成成不不外外乎乎纤纤维维素素、半半纤纤维维素素、木木质质素素、蛋蛋白白质质、脂脂肪肪、树树脂脂、树树蜡蜡等等。这这些些组组成成又又可
18、可归归纳成四类：纳成四类：碳水化合物碳水化合物、木质素木质素、蛋白质蛋白质和和酯类化合物酯类化合物。煤的形成过程1.碳水化合物 植植物物细细胞胞壁壁的的主主要要成成分分包包括括纤纤维维素素、半半纤纤维维素素和和果果胶胶质质等等。纤纤维维素素在在溶溶液液中中呈呈胶胶体体，容容易易水水解解；植植物物死死亡亡后后，在在氧氧化化条条件件下下容容易易受受喜喜氧氧性性细细菌菌、霉霉菌菌等等微微生生物物的的作作用用而而分分解解成成COCO2 2、CHCH4 4和和水水。半半纤纤维维素素和和果果胶胶的的化化学学组组成成和和性性质质与与纤纤维维素素相相近近，但但比比纤纤维维素素更更易易水水解为糖类和酸。解为糖类
19、和酸。煤的形成过程2.木质素 植植物物细细胞胞壁壁的的主主要要成成分分。它它在在植植物物中中主主要要起起着着增增强强植植物物组组织织机机械械强强度度的的作作用用。木木质质素素是是具具有有芳芳香香结结构构的的化化合合物物。它它的的结结构构复复杂杂，至至今今尚尚不不能能用用一一个个结结构构式式来来表表示示，但但是是已已知知它它是是一一个个具具有有缩缩合合芳芳香香环环，并并带带有有侧侧链链，具具有有甲甲氧氧基基、酚酚羟羟基基、醇醇羟羟基基、醛醛基基等等多多种种官官能能团团的的物物质质。在在碱碱性性介介质质中中容容易易氧氧化化成成类类似似腐腐植植酸酸的的多多环环芳芳香香羧羧酸酸。所所以以木木质质素素是
20、是植植物物转转变变成成煤煤的的原原始始物物质质中很重要的有机组分。中很重要的有机组分。煤的形成过程3.蛋白质 细细细细胞胞胞胞中中中中的的的的原原原原生生生生质质质质主主主主要要要要由由由由蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质组组组组成成成成。所所所所含含含含比比比比重重重重不不不不大大大大，蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质是是是是由由由由若若若若干干干干个个个个氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸按按按按一一一一定定定定键键键键结结结结合合合合而而而而成成成成的的的的结结结结构构构构复复复复杂杂杂杂的的的的高高高高分分分分子子子子化化化化合合合合物物物物，含含含含有有有有羧羧羧羧基基基基和和和和羟羟羟羟基基基基，具具具具有
21、有有有酸酸酸酸性性性性和和和和碱碱碱碱性性性性，是是是是一一一一种种种种具具具具有有有有强强强强烈烈烈烈亲亲亲亲水水水水性性性性的的的的胶胶胶胶体体体体。低低低低等等等等植植植植物物物物中中中中蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质含含含含量量量量高高高高，如如如如藻藻藻藻类类类类、细细细细菌菌菌菌等等等等；在在在在高高高高等等等等植植植植物物物物中中中中蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质含含含含量量量量较较较较少少少少。植植植植物物物物死死死死亡亡亡亡后后后后，蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质在在在在供供供供氧氧氧氧充充充充分分分分的的的的条条条条件件件件下下下下可可可可以以以以全全全全部部部部分分分分解解解解成成成成气气
22、气气态态态态氨氨氨氨、硫硫硫硫化化化化氢氢氢氢等等等等气气气气体体体体。在在在在缺缺缺缺氧氧氧氧条条条条件件件件下下下下，主主主主要要要要生生生生成成成成氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸、卟卟卟卟啉啉啉啉等等等等含含含含氮氮氮氮化化化化合合合合物物物物。煤煤煤煤中中中中的部分氮、硫就与植物的蛋白质有关。的部分氮、硫就与植物的蛋白质有关。的部分氮、硫就与植物的蛋白质有关。的部分氮、硫就与植物的蛋白质有关。煤的形成过程4.酯类化合物 不不不不溶溶溶溶于于于于水水水水，而而而而溶溶溶溶于于于于有有有有机机机机溶溶溶溶剂剂剂剂的的的的有有有有机机机机化化化化合合合合物物物物。包包包包括括括括脂脂脂脂肪肪肪肪、
23、树树树树脂脂脂脂、树树树树蜡蜡蜡蜡、角角角角质质质质与与与与木木木木栓栓栓栓质质质质、孢孢孢孢粉粉粉粉质质质质、鞣鞣鞣鞣质质质质、色素色素色素色素。1 1）脂肪）脂肪）脂肪）脂肪 在在在在低低低低等等等等植植植植物物物物中中中中含含含含量量量量较较较较多多多多，如如如如藻藻藻藻类类类类中中中中脂脂脂脂肪肪肪肪达达达达2020。但但但但在在在在高高高高等等等等植植植植物物物物中中中中一一一一般般般般仅仅仅仅含含含含1 122，且且且且大大大大多多多多集集集集中中中中在在在在植植植植物物物物的的的的孢孢孢孢子子子子和和和和种种种种子子子子中中中中。在在在在生生生生物物物物化化化化学学学学作作作作用
24、用用用过过过过程程程程中中中中，脂脂脂脂肪肪肪肪能能能能被被被被水水水水解解解解，生生生生成脂肪酸和甘油。脂肪酸参加了成煤作用。成脂肪酸和甘油。脂肪酸参加了成煤作用。成脂肪酸和甘油。脂肪酸参加了成煤作用。成脂肪酸和甘油。脂肪酸参加了成煤作用。煤的形成过程2 2）蜡质蜡质蜡质蜡质 在植物中呈薄层覆盖在茎、叶和果实外皮上。蜡在植物中呈薄层覆盖在茎、叶和果实外皮上。蜡在植物中呈薄层覆盖在茎、叶和果实外皮上。蜡在植物中呈薄层覆盖在茎、叶和果实外皮上。蜡质成分比较复杂，化学性质稳定。在泥炭和褐煤中常质成分比较复杂，化学性质稳定。在泥炭和褐煤中常质成分比较复杂，化学性质稳定。在泥炭和褐煤中常质成分比较复杂
25、，化学性质稳定。在泥炭和褐煤中常常可以看到蜡质。常可以看到蜡质。常可以看到蜡质。常可以看到蜡质。3 3）树脂树脂树脂树脂 植物生长过程中的分泌物，当植物受伤时，就分植物生长过程中的分泌物，当植物受伤时，就分植物生长过程中的分泌物，当植物受伤时，就分植物生长过程中的分泌物，当植物受伤时，就分泌出胶状树脂保护伤口。树脂的化学性质十分稳定，泌出胶状树脂保护伤口。树脂的化学性质十分稳定，泌出胶状树脂保护伤口。树脂的化学性质十分稳定，泌出胶状树脂保护伤口。树脂的化学性质十分稳定，因此能很好地保存在煤中。因此能很好地保存在煤中。因此能很好地保存在煤中。因此能很好地保存在煤中。煤的形成过程4 4）角质与木栓
26、质）角质与木栓质）角质与木栓质）角质与木栓质 植物保护组织产生的物质，化学性质稳定，能很好植物保护组织产生的物质，化学性质稳定，能很好植物保护组织产生的物质，化学性质稳定，能很好植物保护组织产生的物质，化学性质稳定，能很好地保存在煤中。地保存在煤中。地保存在煤中。地保存在煤中。5 5）孢粉质）孢粉质）孢粉质）孢粉质 构成植物孢子与花粉外壁的主要有机组分。构成植物孢子与花粉外壁的主要有机组分。构成植物孢子与花粉外壁的主要有机组分。构成植物孢子与花粉外壁的主要有机组分。煤的形成过程植植物物碳水化合物碳水化合物木质素木质素蛋白质蛋白质脂类化合物脂类化合物细 菌12-28050-805-20绿 藻30
27、-40040-5010-20苔 藓30-501015-208-10蕨 类50-6020-3010-153-5草 类50-7020-305-105-10松柏及阔叶树60-7020-301-71-3木本植物不同部分木质部60-7520-3012-3叶652085-8木栓6010225-30孢粉质50090原生质2007010煤的形成过程主要有机质元素:碳、氢、氧、氮。其他有机质元素：磷、钾、钠、硅、铝、锰、硼、钡、锶。煤的形成过程一、植物残骸的堆积条件一、植物残骸的堆积条件 植物遗体不是在任何环境下都能够堆积起来而转化成植物遗体不是在任何环境下都能够堆积起来而转化成泥炭和腐泥的，必须具备两个基本条
28、件：泥炭和腐泥的，必须具备两个基本条件：1 1）必须有大量植物的持续繁殖和发展，这是成煤的物）必须有大量植物的持续繁殖和发展，这是成煤的物质基础；质基础；2 2）植物遗体堆积起来后应及时与空气隔绝，以使植物）植物遗体堆积起来后应及时与空气隔绝，以使植物遗体不被分解，能保存下来并进一步转化成泥炭或腐泥。遗体不被分解，能保存下来并进一步转化成泥炭或腐泥。自然界中，符合这两个条件的堆积环境中，最主要的自然界中，符合这两个条件的堆积环境中，最主要的是是沼泽（或泥炭沼泽）。沼泽（或泥炭沼泽）。煤的形成过程1.1.泥炭的形成与累积过程泥炭的形成与累积过程 堆积的增长量超过分解量才有可能形成泥炭层。堆积的增
29、长量超过分解量才有可能形成泥炭层。泥炭沼泽的垂直剖面可划分为：泥炭沼泽的垂直剖面可划分为：氧化环境的表层、过渡条氧化环境的表层、过渡条件的中间层、还原环境的底层。件的中间层、还原环境的底层。泥炭的形成与累积取决于：有机植物的增长量泥炭的形成与累积取决于：有机植物的增长量2.2.植物残体的分解速度植物残体的分解速度 影响分解速度的因素：主要有影响分解速度的因素：主要有微生物的种类、数量、水热微生物的种类、数量、水热条件、土壤的酸碱度、有机物的组成条件、土壤的酸碱度、有机物的组成。微生物的种类：微生物的种类：喜氧的与厌氧的，喜氧的对泥炭的形成与喜氧的与厌氧的，喜氧的对泥炭的形成与积累不利。积累不利
30、。煤的形成过程1 1）微生物数量）微生物数量：随土壤埋深增大而减少：随土壤埋深增大而减少2 2）水分和热量）水分和热量：微生物在土温：微生物在土温20-3020-30度，湿度达到度，湿度达到60%-80%60%-80%时，活动能力最强时，活动能力最强3 3）酸碱度）酸碱度：pH=7-8pH=7-8对微生物活动有利对微生物活动有利4 4）有机质的组成有机质的组成：泥炭藓：泥炭藓 针叶木本植物针叶木本植物 阔叶木本阔叶木本植物植物 出水量（流出的地表水、地下水与蒸发量）。出水量（流出的地表水、地下水与蒸发量）。2.2.泥炭沼泽的发育地带泥炭沼泽的发育地带1 1）泥泥炭炭沼沼泽泽重重要要发发育育地地
31、带带 滨滨海海平平原原：海海洋洋与与陆陆地地相互作用的结果；相互作用的结果；2 2）内陆有利发育泥炭沼泽的地区）内陆有利发育泥炭沼泽的地区 河湖地带。河湖地带。煤的形成过程3.3.沼泽的形成方式沼泽的形成方式低低洼洼地地带带发发生生沼沼泽泽化化而而形形成成沼沼泽泽。水水流流的的停停滞滞、地地壳壳的的下下降降和和潜潜水水面面的的上上升升，湖湖泊泊、泻泻湖湖、海海湾湾等等水水体体，由由于于水水流流携携带带或或岸岸边边冲冲刷刷的的泥泥沙沙的的堆堆积积，水水体体变变浅浅，高高等等植植物物茂盛，形成沼泽。茂盛，形成沼泽。方式方式：陆地泥炭沼泽化陆地泥炭沼泽化和和水域泥炭沼泽化水域泥炭沼泽化1 1）水域泥
32、炭沼泽化模式：）水域泥炭沼泽化模式：浅水缓岸泥炭沼泽化模式；浅水缓岸泥炭沼泽化模式；深水陡岸泥炭沼泽化模式；小河泥炭沼泽化模式深水陡岸泥炭沼泽化模式；小河泥炭沼泽化模式2 2）陆地沼泽化比水域沼泽化更加广泛和面积更大）陆地沼泽化比水域沼泽化更加广泛和面积更大.煤的形成过程4.4.沼泽的类型沼泽的类型1 1）低低位位沼沼泽泽：地地形形低低洼洼，潜潜水水面面较较高高，主主要要由由地地下下水水补补给水，潜水面与沼泽水位基本相同。对成煤最为有利。给水，潜水面与沼泽水位基本相同。对成煤最为有利。2 2）高高位位沼沼泽泽：水水源源主主要要是是由由大大气气降降水水补补给给的的沼沼泽泽。其其水水面面位位于于潜
33、潜水水面面之之上上，水水源源不不充充足足，水水中中缺缺少少矿矿物物质质，因因而而一一般般没没有有高高大大的的植植物物生生长长。团团此此，在在成成煤煤过过程程中中的的作作用用不不太重要。太重要。3 3）中中位位沼沼泽泽：介介于于两两者者之之间间，潜潜水水面面位位于于泥泥炭炭层层内内，水水源来自地下水和大气降水。源来自地下水和大气降水。煤的形成过程低位沼泽低位沼泽高位沼泽高位沼泽煤的形成过程一、泥炭的化学成分1.1.有机质成分有机质成分 植植物物残残体体与与腐腐植植质质。我我国国以以富富营营养养草草本本泥泥炭炭为为主主，有有机机质质含含量量50%70%50%70%，泥泥炭炭藓藓泥泥炭炭有有机机质质
34、含含量量高高达达90%90%以上。不同泥炭的碳、氢、氧、氮、硫元素含量高低不同。以上。不同泥炭的碳、氢、氧、氮、硫元素含量高低不同。1 1）碳碳：主要组成元素，：主要组成元素，50%60%50%60%木本木本草本草本藓类（藓类（降低降低）。）。2 2）氢氢：4.7%-7.5%4.7%-7.5%；3 3）氧氧：30%-40%30%-40%4 4）氮氮：1.5%-3.5%1.5%-3.5%；5 5）硫硫：0.08%-0.66%0.08%-0.66%，平均，平均0.3%0.3%。煤的形成过程可溶性有机物质可溶性有机物质1 1）类脂或沥青类脂或沥青 用有机溶剂用有机溶剂(苯、苯苯、苯-醇、氯仿醇、氯仿
35、)从泥炭中萃取的物质。从泥炭中萃取的物质。2 2）水溶物水溶物 用热水从泥炭中提取的物质，包括单糖类和有机酸。用热水从泥炭中提取的物质，包括单糖类和有机酸。3 3）易水解物易水解物 在无机酸中存在的经水解后溶解的物质，包括纤维在无机酸中存在的经水解后溶解的物质，包括纤维素。素。煤的形成过程4 4）不水解物不水解物 木质素、角质和木栓类物质。木质素、角质和木栓类物质。5 5）腐植酸腐植酸 以以稀稀碱碱溶溶液液从从泥泥炭炭中中提提取取的的物物质质，是是泥泥炭炭的的特特有有成成分分，是是一一种种复复杂杂混混合合物物，在在有有机机质质中中占占20%40%20%40%，木木本本泥泥炭炭含含量量最最高高，
36、草草本本次次之之，藓藓类类最最低低，又又分分为为黄黄腐腐酸酸和棕腐酸和黑腐酸。和棕腐酸和黑腐酸。煤的形成过程2.矿物质成分 来来来来源源源源于于于于水水水水和和和和风风风风力力力力作作作作用用用用运运运运移移移移和和和和形形形形成成成成泥泥泥泥炭炭炭炭的的的的植植植植物物物物体体体体本本本本身身身身，从从从从化化化化学学学学成成成成分分分分上上上上来来来来说说说说常常常常见见见见的的的的有有有有氧氧氧氧化化化化物物物物、氢氢氢氢氧氧氧氧化化化化物物物物、碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐盐盐类类类类；从从从从矿矿矿矿物物物物成成成成分分分分上上上上来来来来说说说说有有有有石石石石英英英英和和和和粘粘粘粘土土
37、土土矿矿矿矿物物物物；从从从从元元元元素素素素种种种种类类类类上上上上来来来来说说说说有有有有SiSi、CaCa、MgMg、FeFe、AlAl、K K、NaNa和和和和一一一一些些些些微量元素。微量元素。微量元素。微量元素。贫营养泥炭灰分少，富营养泥炭灰分高。贫营养泥炭灰分少，富营养泥炭灰分高。贫营养泥炭灰分少，富营养泥炭灰分高。贫营养泥炭灰分少，富营养泥炭灰分高。煤的形成过程二、泥炭的主要物理化学特性1.1.分解度分解度分解度分解度 植植植植物物物物残残残残体体体体内内内内由由由由于于于于腐腐腐腐解解解解作作作作用用用用而而而而失失失失去去去去细细细细胞胞胞胞结结结结构构构构物物物物质质质质
38、的的的的相相相相对含量。即泥炭中无定形腐植质占有机质的百分含量。对含量。即泥炭中无定形腐植质占有机质的百分含量。对含量。即泥炭中无定形腐植质占有机质的百分含量。对含量。即泥炭中无定形腐植质占有机质的百分含量。2.2.含水性质含水性质含水性质含水性质：湿度和持水量：湿度和持水量：湿度和持水量：湿度和持水量3.3.比重和容重比重和容重比重和容重比重和容重：小：小：小：小4.4.结构和颜色结构和颜色结构和颜色结构和颜色：疏松、多孔，力学稳定差，颜色多样：疏松、多孔，力学稳定差，颜色多样：疏松、多孔，力学稳定差，颜色多样：疏松、多孔，力学稳定差，颜色多样5.5.可燃性可燃性可燃性可燃性：101012M
39、J/kg12MJ/kg。煤的形成过程三、泥炭的类型1 1）草草本本泥泥炭炭：草草本本植植物物残残体体组组成成，灰灰分分含含量量高高，分分解解较较强强，含含水水量量少少，色色暗暗弹弹性性差差，我我国国泥泥炭炭多多属属于于这这类型。类型。2 2）木木本本泥泥炭炭：乔乔木木与与灌灌木木残残体体组组成成。灰灰分分低低，含含水水量少，褐红色弹性差，我国泥炭少有这类型量少，褐红色弹性差，我国泥炭少有这类型3 3）藓藓类类泥泥炭炭：泥泥炭炭藓藓等等贫贫营营养养植植物物残残体体组组成成，也也称称酸酸泽泽。灰灰分分最最低低，含含水水量量最最高高，色色淡淡弹弹性性强强。我我国国这这类泥炭极少有，大、小兴安岭及高山
40、地带少量分布。类泥炭极少有，大、小兴安岭及高山地带少量分布。煤的形成过程高等植物从死亡到变成泥炭过程高等植物从死亡到变成泥炭过程 泥炭化作用泥炭化作用泥炭化作用泥炭化作用低等植物从死亡到变成腐泥过程低等植物从死亡到变成腐泥过程 腐泥化作用腐泥化作用腐泥化作用腐泥化作用泥炭（腐泥）变成褐煤的过程泥炭（腐泥）变成褐煤的过程 成成成成 岩岩岩岩 作作作作 用用用用褐煤褐煤 烟煤烟煤 无烟煤的过程无烟煤的过程 变变变变 质质质质 作作作作 用用用用植物从死亡、堆积到转变为煤植物从死亡、堆积到转变为煤所经历的一系列演化过程所经历的一系列演化过程成煤作用成煤作用高等植物高等植物低等植物低等植物沼泽 湖泊或
41、浅海 泥炭腐泥 煤煤褐煤烟煤无烟煤地下石墨泥炭（腐泥）化作用成岩作用变质作用煤化作用煤的形成过程uu 全败作用全败作用全败作用全败作用 在在空空气气充充足足的的条条件件下下，植植物物残残骸骸被被完完全全氧氧化化，分分解解为为二二氧氧化化碳碳和和水水。这这个个过过程程不不能能生生成成煤煤，而而只只能能留留下下无无机机矿矿物质。物质。uu 半败作用半败作用半败作用半败作用 在在空空气气不不充充足足的的条条件件下下，植植物物残残骸骸发发生生不不完完全全的的氧氧化化分分解解过过程程。例例如如，在在阔阔叶叶树树林林里里堆堆积积起起来来的的潮潮湿湿树树叶叶，由由于于空空气气进进入入困困难难，发发生生了了不
42、不完完全全的的氧氧化化，形形成成一一层层黑黑色色的的“腐腐殖殖土土”。这这层层物物质质存存在在的的时时间间不不长长，或或者者进进一一步步转转变变成泥炭，或者分解为二氧化碳和水。成泥炭，或者分解为二氧化碳和水。煤的形成过程uu 泥炭化作用泥炭化作用泥炭化作用泥炭化作用高等植物遗体在沼泽中堆积经生物化学变化转变成泥高等植物遗体在沼泽中堆积经生物化学变化转变成泥高等植物遗体在沼泽中堆积经生物化学变化转变成泥高等植物遗体在沼泽中堆积经生物化学变化转变成泥炭的过程。可分为两个阶段：炭的过程。可分为两个阶段：炭的过程。可分为两个阶段：炭的过程。可分为两个阶段：生物化学分解作用生物化学分解作用生物化学分解作
43、用生物化学分解作用与与与与合成合成合成合成作用作用作用作用。uu 分解作用分解作用分解作用分解作用原生质原生质原生质原生质 脂肪脂肪脂肪脂肪 果胶质果胶质果胶质果胶质 纤维素纤维素纤维素纤维素 半纤维素半纤维素半纤维素半纤维素 木质素木质素木质素木质素 木木木木栓质。栓质。栓质。栓质。煤的形成过程uu 合成作用合成作用合成作用合成作用：合成腐植酸：合成腐植酸：合成腐植酸：合成腐植酸 在在在在低低低低洼洼洼洼沼沼沼沼泽泽泽泽中中中中，因因因因为为为为充充充充满满满满着着着着水水水水，植植植植物物物物死死死死亡亡亡亡后后后后的的的的残残残残骸骸骸骸就就就就逐逐逐逐渐渐渐渐堆堆堆堆积积积积在在在在水
44、水水水中中中中，最最最最上上上上面面面面的的的的一一一一层层层层植植植植物物物物因因因因与与与与水水水水面面面面很很很很接接接接近近近近或或或或露露露露出出出出在在在在水水水水面面面面之之之之上上上上，空空空空气气气气仍仍仍仍可可可可进进进进入入入入。在在在在这这这这样样样样条条条条件件件件下下下下，喜喜喜喜氧氧氧氧细细细细菌菌菌菌活活活活跃跃跃跃，残残残残骸骸骸骸发发发发生生生生半半半半败败败败作作作作用用用用而而而而变变变变成成成成腐腐腐腐殖殖殖殖土土土土。随随随随着着着着植植植植物物物物的的的的不不不不断断断断死死死死亡亡亡亡和和和和堆堆堆堆积积积积，它它它它们们们们就就就就完完完完全全
45、全全与与与与空空空空气气气气隔隔隔隔绝绝绝绝，氧氧氧氧气气气气停停停停止止止止进进进进入入入入，厌厌厌厌氧氧氧氧细细细细菌菌菌菌随随随随之之之之活活活活跃跃跃跃。此此此此时时时时植植植植物物物物残残残残骸骸骸骸就就就就依依依依靠靠靠靠本本本本身身身身所所所所含含含含的的的的氧氧氧氧发发发发生生生生去去去去羧羧羧羧基基基基、脱脱脱脱水水水水等等等等作作作作用用用用。放放放放出出出出二二二二氧氧氧氧化化化化碳碳碳碳、水水水水及及及及甲甲甲甲烷烷烷烷，从从从从而而而而使使使使碳碳碳碳含含含含量量量量相相相相对对对对增增增增大大大大，氢氢氢氢及及及及氧氧氧氧含含含含量量量量则则则则减减减减少少少少。植
46、植植植物物物物残残残残骸骸骸骸经经经经过过过过这这这这些些些些作作作作用用用用后后后后，就就就就部部部部分分分分地地地地改改改改变变变变了了了了原原原原来来来来的的的的形形形形态态态态和结构，变成了一种新的物质和结构，变成了一种新的物质和结构，变成了一种新的物质和结构，变成了一种新的物质泥炭泥炭泥炭泥炭。u 凝胶化作用凝胶化作用凝胶化作用凝胶化作用堆堆积积在在沼沼泽泽中中的的植植物物遗遗体体的的主主要要组组成成部部分分(木木质质纤纤维维组组织织)在在覆覆水水较较深深、水水体体滞滞流流的的、缺缺氧氧的的弱弱氧氧化化至至还还原原的的环环境境中中，由由于于厌厌氧氧细细菌菌的的参参与与和和长长期期浸浸
47、润润的的作作用用而而转转变变成成以以腐腐植植酸酸和和沥沥青青质质为为主主要要成成分分的的凝凝胶胶、溶溶胶胶等等胶胶体体物物质质的的过过程程。经经凝凝胶胶化化作作用用产产生生的的不不同同形形态态和和结结构构的的凝凝胶胶化化物物质质，再再经经过过煤煤化化作作用用即即形形成成为为煤煤中中的凝胶化组分的凝胶化组分木煤、木质镜煤、镜煤和凝胶化基质。木煤、木质镜煤、镜煤和凝胶化基质。煤的形成过程u 丝丝炭炭化化作作用用：指指植植物物遗遗体体的的木木质质纤纤维维组组织织，在在沼沼泽泽覆覆水水浅浅且且水水流流畅畅通通或或比比较较干干燥燥的的氧氧化化条条件件和和有有氧氧细细菌菌的的条条件件下下，遭遭氧氧化化分分
48、解解、脱脱水水、脱脱氢氢和和增增炭炭化化作作用用转转变变成成贫贫氢氢、富炭的腐植物的过程。富炭的腐植物的过程。uu 残残植植化化作作用用：是是泥泥炭炭化化作作用用的的一一种种特特殊殊情情况况，即即：在在泥泥炭炭化化过过程程中中的的水水介介质质流流动动通通畅畅、经经常常有有新新鲜鲜氧氧气气供供给给的的条条件件下下，凝凝胶胶化化作作用用和和丝丝炭炭化化作作用用的的产产物物被被充充分分分分解解破破坏坏并并不不断断被被流流水水带带走走，使使植植物物残残体体中中的的稳稳定定组组分分大大量量集集中中并并集中形成残植煤的过程。集中形成残植煤的过程。煤的形成过程u 腐败作用腐败作用（腐泥化作用腐泥化作用）指指
49、低低等等生生物物遗遗体体在在沼沼泽泽中中经经生生物物化化学学变变化化转转变变成成腐泥的过程。腐泥的过程。生生长长在在静静水水湖湖泊泊中中的的微微生生物物(主主要要是是浮浮游游生生物物)死死亡亡后后，在在没没有有空空气气存存在在下下发发生生的的分分解解过过程程。其其结结果果生生成成一一种种含含碳碳、氢氢较较原原来来物物质质为为多多，含含氧氧较较原原来来物物质质少少的的新新物物质质腐腐泥泥。腐腐泥泥是是一一种种富富含含水水和和沥沥青青质质的的淤淤泥泥状物质。与泥炭特征有区别。状物质。与泥炭特征有区别。煤的形成过程煤的形成过程原始物质原始物质原始物质原始物质过程名称过程名称过程名称过程名称与氧的关系
50、与氧的关系与氧的关系与氧的关系与水的关系与水的关系与水的关系与水的关系作用的性质作用的性质作用的性质作用的性质产产产产 物物物物陆生植物陆生植物及沼泽植物及沼泽植物(高等植物高等植物)全败作用全败作用氧气自由进入氧气自由进入有水存在有水存在完全氧化完全氧化无固体含碳无固体含碳有机物残留有机物残留半败作用半败作用有少量氧气进入有少量氧气进入有水存在有水存在腐殖化腐殖化固体含碳化固体含碳化合物腐殖土合物腐殖土泥炭化作用泥炭化作用开始有氧进入开始有氧进入后来无氧后来无氧开始有水存在开始有水存在后来没于水中后来没于水中先腐殖化作用先腐殖化作用后还原作用后还原作用固体含碳化固体含碳化合物泥炭合物泥炭水中