第二章 煤田地质学

第一节 成煤作用
• 高等植物是由一些低等植物历经长期演变而来的， 高等植物是由一些低等植物历经长期演变而来的， 在形体结构和生理功能特征上都比低等植物更加复 杂。如种子植物，包括裸子植物与被子植物，有了 如种子植物，包括裸子植物与被子植物， 根、茎、叶、花等器官的分化，并用种子繁殖。 花等器官的分化，并用种子繁殖。 • 植物演化与成煤作用具有密切关系，没有植物的发 植物演化与成煤作用具有密切关系， 育地质历史中就不可能有聚煤作用发生。 育地质历史中就不可能有聚煤作用发生。植物演化 具有明显的阶段性，因此， 具有明显的阶段性，因此，成煤作用也就具有阶段 性。
第一节 成煤作用
• 对于植物残体的堆积方式存在原地生成与异地生成的不同观 点。原地生成说认为，造煤植物的残骸堆积于植物繁衍生存 原地生成说认为， 的泥炭沼泽内，没有经过搬运，在原地堆积并转变为泥炭； 的泥炭沼泽内，没有经过搬运，在原地堆积并转变为泥炭； 异地生成说认为，泥炭层形成的地方， 异地生成说认为，泥炭层形成的地方，即植物残体大量堆积 的地方并不是成煤植物生长的地方， 的地方并不是成煤植物生长的地方，植物残体从生长地经过 长距离搬运后，再在浅水盆地、 长距离搬运后，再在浅水盆地、潟湖、三角洲地带堆积而成， 三角洲地带堆积而成， 其依据是在现代的三角洲地带(如亚马孙河、刚果河等) 其依据是在现代的三角洲地带(如亚马孙河、刚果河等)，常可 见到从上游原始森林区带来的大量漂木， 见到从上游原始森林区带来的大量漂木，在湖泊中见到漂浮 的泥炭层等。 的泥炭层等。
第一节 成煤作用
• 成煤作用大致可分为两个阶段： 成煤作用大致可分为两个阶段： • 第一阶段主要发生于地表的泥炭沼泽、湖泊以及浅海滨岸地带，植物死亡后 第一阶段主要发生于地表的泥炭沼泽、湖泊以及浅海滨岸地带， 的遗体在各种微生物的参与下，不断地分解、化合、聚积， 的遗体在各种微生物的参与下，不断地分解、化合、聚积，在这一阶段中起 主要作用的是表生的生物地球化学作用，结果使低等植物转变为腐泥， 主要作用的是表生的生物地球化学作用，结果使低等植物转变为腐泥，高等 植物则形成泥炭，因此成煤作用的第一阶段称为腐泥化阶段或泥炭化阶段。 植物则形成泥炭，因此成煤作用的第一阶段称为腐泥化阶段或泥炭化阶段。 • 已形成的泥炭或腐泥，由于地壳沉降等原因被沉积物覆盖掩埋于地下深处， 已形成的泥炭或腐泥，由于地壳沉降等原因被沉积物覆盖掩埋于地下深处， 成煤作用就进入第二阶段，即煤化作用阶段。在成煤作用的第二阶段中， 成煤作用就进入第二阶段，即煤化作用阶段。在成煤作用的第二阶段中，起 主导作用的是使煤在温度、压力条件下进一步转化的物理化学作用， 主导作用的是使煤在温度、压力条件下进一步转化的物理化学作用，即煤的 成岩作用和变质作用。泥炭转变为年轻褐煤所经受的作用，称作成岩作用， 成岩作用和变质作用。泥炭转变为年轻褐煤所经受的作用，称作成岩作用， 从年轻褐煤再转变为老褐煤、烟煤、无烟煤所经受的作用，称为变质作用。 从年轻褐煤再转变为老褐煤、烟煤、无烟煤所经受的作用，称为变质作用。
第一节 成煤作用
• 世界上很多地区都分布有现代泥炭沼泽，据估计 世界上很多地区都分布有现代泥炭沼泽， km2。 总面积约 160 万km2。我国沼泽分布总面积达 11 km2， 万 km2，其中泥炭层堆积较厚的面积约为 26000 km2。 km2。 • 泥炭沼泽的形成和发育是地质、地貌、水文、 泥炭沼泽的形成和发育是地质、地貌、水文、 土壤、植物等多种自然因素综合作用的结果。 土壤、植物等多种自然因素综合作用的结果。
第一节 成煤作用
• 挽近时期构造运动对泥炭沼泽发育的影响，主要表现为断 挽近时期构造运动对泥炭沼泽发育的影响， 裂或节理裂隙所构成的破碎带，经风化剥蚀而发展成洼地， 裂或节理裂隙所构成的破碎带，经风化剥蚀而发展成洼地， 形成汇水地区，从而为泥炭沼泽的形成提供了地貌、 形成汇水地区，从而为泥炭沼泽的形成提供了地貌、水文 条件。地壳升降运动的幅度、速度、频率等， 条件。地壳升降运动的幅度、速度、频率等，影响泥炭沼 泽的形成和泥炭层数及其厚度。一般来说，地壳上升， 泽的形成和泥炭层数及其厚度。一般来说，地壳上升，往 往引起侵蚀作用增强，地下水位下降， 往引起侵蚀作用增强，地下水位下降，不利于泥炭沼泽的 形成，如果地壳沉降速度与植物堆积的速率相对平衡， 形成，如果地壳沉降速度与植物堆积的速率相对平衡，在 地面平坦的低洼地段造成地区泄水条件不畅 ， 有利于泥 炭沼泽的发育。 炭沼泽的发育。
第一节 成煤作用
• 水域包括湖泊、河流、滨岸地带的各种海湾和河口湾等。水 水域包括湖泊、河流、滨岸地带的各种海湾和河口湾等。 域的泥炭沼泽化都是从岸边及水体底部的植物丛生开始的， 域的泥炭沼泽化都是从岸边及水体底部的植物丛生开始的， 这些地带往往水深不大，水层透明度较好，水温适宜， 这些地带往往水深不大，水层透明度较好，水温适宜，含盐 度低等。淡水湖易于沼泽化(含盐度<0.3%)， 碱水湖( 度低等。淡水湖易于沼泽化(含盐度<0.3%)， 碱水湖(含盐 <0.3%) 度 >24.695%)植物生长困难，难以泥炭沼泽化，微碱水湖 >24.695%)植物生长困难，难以泥炭沼泽化， 植物生长困难 (含盐度在前二者之间)有可能沼泽化。滨海的潟湖，如不经 含盐度在前二者之间)有可能沼泽化。滨海的潟 过淡化过程，就难以泥炭沼泽化。 过淡化过程，就难以泥炭沼泽化。河流的泥炭沼泽化大多发 生在平原或山谷地的中、小河流地带， 生在平原或山谷地的中、小河流地带，这是由于河道迂回曲 折，河床宽浅，水流平稳，岸、底植物丛生，植物的繁茂更 河床宽浅，水流平稳， 底植物丛生， 加减缓了水的流速，因此有利泥炭沼泽化。 加减缓了水的流速，因此有利泥炭沼泽化。水域泥炭沼泽化 可以概括为以下三种模式。 可以概括为以下三种模式。
第一节 成煤作用
• 煤是一种固态的可燃有机岩。凡是由动植 煤是一种固态的可燃有机岩。 物残骸等有机质形成的岩石都称作有机岩。 物残骸等有机质形成的岩石都称作有机岩。 煤是植物残骸经过复杂的生物化学、 煤是植物残骸经过复杂的生物化学、物理 化学以及地球化学变化转变而来的， 化学以及地球化学变化转变而来的，由植 物死亡、 物死亡、堆积一直到转变为煤经过了一系 列的演变过程， 列的演变过程，在这个转变过程中所经受 的各种作用总称为成煤作用。 的各种作用总称为成煤作用。
第一节 成煤作用
• 二、植物遗体的堆积环境 • 泥炭化作用的最终产物是泥炭。植物有机体死亡后，经过生物化 泥炭化作用的最终产物是泥炭。植物有机体死亡后， 学作用，发生分解、 合成与聚积， 学作用，发生分解、 合成与聚积，如果植物有机质堆积的增长量 超过其分解量，才有可能聚集成泥炭层。 超过其分解量，才有可能聚集成泥炭层。 • 通常泥炭沼泽的垂直剖面划分为：氧化环境的表层、过渡条件的 通常泥炭沼泽的垂直剖面划分为：氧化环境的表层、 中间层、还原环境的底层。 中间层、还原环境的底层。植物有机体的氧化分解和水解主要发 生于泥炭沼泽的表层，因而又称为泥炭的形成层。 生于泥炭沼泽的表层，因而又称为泥炭的形成层。在泥炭的形成 和积累中，植物的根、 和积累中，植物的根、茎、叶在根系尚未脱离矿质土之前不参与 泥炭的形成， 泥炭的形成，只有植物生长在泥炭层中时植物的地上部分和地下 部分才一起参与泥炭的形成与积累。 部分才一起参与泥炭的形成与积累。
第一节 成煤作用
• 地壳运动常伴有岩浆活动，其中火山喷发往往形 地壳运动常伴有岩浆活动， 成火山口湖，这就为泥炭沼泽提供了空间；此外， 成火山口湖，这就为泥炭沼泽提供了空间；此外， 由于岩浆溢出，也可造成熔岩堰塞湖，加之火山 由于岩浆溢出，也可造成熔岩堰塞湖， 活动造成土质及大气等许多有利沼泽植物繁衍的 条件，这些湖泊常演化为泥炭沼泽。 条件，这些湖泊常演化为泥炭沼泽。
第一节 成煤作用
• 四、泥炭沼泽形成的方式 • 泥炭沼泽是水域和陆地的过渡形态，因此它的形 泥炭沼泽是水域和陆地的过渡形态， 成产生于两种泥炭沼泽化的方式。由陆地演化为 成产生于两种泥炭沼泽化的方式。 泥炭沼泽，称为陆地泥炭沼泽化； 泥炭沼泽，称为陆地泥炭沼泽化；或由水域转化 为泥炭沼泽，称为水域泥炭沼泽化。 为泥炭沼泽，称为水域泥炭沼泽化。
第一节 成煤作用
• 经过近代泥炭层及煤层地质研究认为，原 经过近代泥炭层及煤层地质研究认为， 地与异地两种泥炭堆积方式都是存在的， 地与异地两种泥炭堆积方式都是存在的， 且具有工业可采意义的煤层大都是原地成 因的。 因的。
第一节 成煤作用
• 三、泥炭沼泽及其形成条件 • 沼泽是地表土壤充分湿润、季节性或长期积水， 沼泽是地表土壤充分湿润、季节性或长期积水， 丛生着喜湿性沼泽植物的低洼地段。 丛生着喜湿性沼泽植物的低洼地段。如果沼泽中 形成并积累着泥炭，则称为泥炭沼泽。 形成并积累着泥炭，则称为泥炭沼泽。泥炭沼泽 既不属于水域，又不是真正的陆地， 既不属于水域，又不是真正的陆地，而是地表水 域和陆地之间的过渡形态。 域和陆地之间的过渡形态。
第一节 成煤作用
• 一、成煤物质 • 成煤的原始物质主要是植物。由于植物是成煤的主要原始物质， 成煤的原始物质主要是植物。由于植物是成煤的主要原始物质， 因此植物界的发展、演化， 因此植物界的发展、演化，各类植物的兴盛衰亡必然影响着地史 时期成煤特征的演化。植物可分为低等植物和高等植物两大类别。 时期成煤特征的演化。植物可分为低等植物和高等植物两大类别。 属于低等植物的有藻类和菌类，在地史的早期(即元古宙到早泥 属于低等植物的有藻类和菌类，在地史的早期( 盆世) 它们曾构成了当时植物界的主体， 盆世)，它们曾构成了当时植物界的主体，成为植物发展演化的 菌藻类植物时期。 菌藻类植物时期。它们是由单细胞或多细胞构成的丝状体和叶状 体植物，还不具备各种植物器官的分化，由柔软的组织形成， 体植物，还不具备各种植物器官的分化，由柔软的组织形成，构 造简单，多生活于水体中。随着地史的演化， 造简单，多生活于水体中。随着地史的演化，相继出现了以高等 植物占主导地位的时期，即早期维管植物时期、 植物占主导地位的时期，即早期维管植物时期、蕨类和古老裸子 植物时期、裸子植物时期和被子植物时期。 植物时期、裸子植物时期和被子植物时期。