1成煤原始物质与堆积环境

腐泥化/泥炭化阶段：植物在泥炭沼泽、湖泊或浅海 中不断繁殖，遗体在微生物参与下经过生物地球化学 作用形成腐泥/泥炭；
煤化作用阶段：泥炭/腐泥在温度、压力等作用下形 成煤的过程。具体可划分成岩和变质作用。
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第一章 成煤原始物质 与堆积环境
§1 成煤物质
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2．裸蕨植物时代 晚志留世至早中泥盆世为世界上最古老的陆生植
物时代。植物由水生到陆生的转化过程，是植物 由低等向高等发展的重要转折时期。 裸蕨类植物是地质历史上最早的陆生植物，仅能 适宜滨海潮湿低地。其高度不足1m，裸厥植物仍 然是比较原始的植物。
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第一章 §1 成煤物质
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第一章 §2植物遗体的 堆积环境
主要依据：
⑴现代泥炭沼泽（湿地）繁殖大量植物，在 原地堆积形成泥炭，且没有发现被搬运的迹象；
⑵煤层底板中有垂直的根系化石，煤层底板 为植物生长的土壤；
⑶煤层中陆源碎屑矿物比较少；
⑷大多数煤层厚度比较稳定，在大面积范围 内可以对比，说明当时成煤环境是一种稳定的环 境。煤层可以作为标志层进行大范围对比。
其依据是①在现代的三角洲地带(如亚马逊河 、刚果河等)，常可见到从上游原始森林区带 来的大量漂木，②在湖泊中见到漂浮的泥炭层 ，③某些煤田内曾见有树根朝上倒置的树化石 ，以及④煤中混有大量矿物杂质，⑤煤层底板 岩性与煤层在沉积上有大的差异，如煤层底板 为石灰岩等化学沉积等。
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第一章 §2植物遗体的 堆积环境
我国一些山间盆地、山前冲积扇缘洼地、 河漫滩洼地的全新世沉积中，都曾见有异地生 成的埋藏泥炭。如河北易县石岗易水河河湾沉 积的泥炭层，直接堆积于花岗闪长岩的基岩和 河床相的卵石层之上，泥炭层夹着躺倒的树干 、树根及植物的壳果，厚度变化大，几米距离 可自几厘米厚变为1～2m，这是由洪水将植物 残体从山地带到水流突然减速的河湾处堆积下 来而形成。
成植物细胞原生质的主要物质，因此在植物生存过程中起 着重要作用。
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第一章 §1 成煤物质
（四）脂类化合物
脂类化合物主要指不溶于水，而溶于醚、苯、氯仿等有机质溶 剂的有机化合物。 1．脂肪：在碱性溶液中，生成脂肪酸及甘油，从泥炭、褐煤中提炼出 沥青可发现脂肪酸。 2．蜡质：多呈薄膜状覆盖于茎、叶和果实上，化学性质稳定，不易遭 受分解，在泥炭、褐煤中常见蜡质。 3．树脂：煤化过程中，树脂的主要挥发份会消失，少量保存。 4．角质与木栓质：是植物的保护组织产生物质。 5．孢粉质：化学性质稳定，能耐一定温度和酸、碱的处理，不溶于有 机溶液。
2.植物残体的分解影响因素
➢ 微生物的种类：喜氧性微生物对泥炭形成和积累堆积不 利；
➢ 微生物的数量：随着土壤埋深增大微生物数量减少。喜 氧性微生物随着深度增加迅速减少，厌氧细菌一定深度 增度，然后减少；
➢ 水分与热量：根据M.M.科诺娃的实验，微生物在土温 20-30°，湿度60%-80%时，活动能力强。
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第一章 §1 成煤物质
(二)高等植物的组织
根据高等植物的组织功能和结构的不同，可划分为分 生组织、薄壁组织、保护组织、输导组织、机械组织和分 泌组织。其中，后5种组织都是器官形成时由分生组织衍 生的细胞发展而成。
随着植物转化为煤,各类组织的生理机能因植物死亡 而消失,但一些组织的形态结构却可保存下来,构成了煤岩 学乃至古植物学研究的对象。
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第一章 成煤原始物质 与堆积环境
§3 泥炭沼泽
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第一章 §3 泥炭沼泽
一、泥炭沼泽及其形成条件 （一）泥炭沼泽概念
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。如 果沼泽中形成并积累着泥炭，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，而是水域和陆地的过渡形态。
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第一章 §3 泥炭沼泽
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第一章 §1 成煤物质
高等植物的组成则以纤维素、半纤维素和 木质素为主。
木本植物的有机组成差别很大，活细胞中 的原生质主要是由蛋白质组成，茎和叶以纤维 素、木质素为主。植物的角质膜、木栓层、孢 子和花粉则含有大量的脂类化合物。
植物的有机组成的差别，直接影响到它的 分解和转化，影响到煤的性质和利用。
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第一章 §2植物遗体的 堆积环境
在微异地生成的煤片中，常见植物结构组 分破碎、微细斜层理和微波状细层理，以及各 种煤岩显微组分的碎屑体和原有植物组织的氧 化现象和大量矿物杂质的混入等。
经过近代泥炭层及煤层地质研究认为,原地 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。
3．蕨类、种子蕨类植物时代 晚泥盆世至晚二叠世早期，是高等植物发
育、发展和演化的最重要的时期，以孢子植物 蕨类和裸子植物的种子蕨为主。这个时期的气 候条件是温暖、潮湿，适合植物生长，在全球 范围内比较一致。如石炭-二叠纪煤层形成于 此时§1 成煤物质
❖石炭-二叠纪是全世界范围内最重要的聚煤时期 ，地势比较平坦，植物繁盛，聚煤作用强，为 第一大聚煤时期，形成了分布广泛的聚煤盆地 和含煤地层。
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第一章 §2植物遗体的 堆积环境
2.植物残体的分解影响因素 ❖ 泥炭的形成和积累，还取决于植物残体的分
解强度。影响植物残体分解强度的因素主要有 :微生物的种类、数量、水热条件、土壤的酸 碱度和有机质的组成等。
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第一章 §2植物遗体的 堆积环境
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第一章 §1 成煤物质
1．菌藻类植物时代 元古代到早泥盆世为低等植物发育时代。因此不可 能有大规模的聚煤作用发生。由低等植物经过一系列 变化形成的煤，其灰分很高，有一定的发热量。这类 煤称为“石煤”，如我国南方寒武纪的“石煤”。
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第一章 §1 成煤物质
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第一章 §2植物遗体的 堆积环境
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第一章 §2植物遗体的 堆积环境
3.微异地生成说（或称“亚原地生成说”） 泥炭沼泽内部植物残体、部分泥炭受冲刷
搬运并重新堆积的现象比较常见。如河漫滩沼 泽、三角洲平原沼泽受河水泛滥的影响，以及 滨海沼泽受海潮、风暴潮的影响，都可能造成 沼泽内部的局部搬运和重新堆积现象。为“微 异地生成”或“亚原地生成” (Stach等)。
1成煤原始物质与堆积环 境
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2020年4月6日星期一
本章要点
❖成煤作用阶段的划分 ❖植物残骸堆积的学说及其依据 ❖泥炭沼泽的发育环境 ❖泥炭沼泽的形成方式 ❖泥炭沼泽的类型
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预备知识
❖煤是由植物遗体经过复杂的生物、化学作用转 变而来；
❖从植物死亡→煤经历的演变过程为成煤作用； ❖两个阶段的划分：
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第一章 §2植物遗体的 堆积环境
二、植物残骸的堆积方式（理论或学说） 对于植物残体的堆积方式存在着原地生成
与异地生成的不同观点。 1.原地生成说或称为“原地堆积说” 原地生成说认为，造煤植物的残骸堆积于
植物繁衍生存的泥炭沼泽内，没有经过搬运， 在原地堆积并转变为泥炭，最终成煤。
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第一章 §2植物遗体的 堆积环境
2.异地生成说（异地堆积说） 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，植物残体从生长地经过长距离搬运后 ，再在浅水盆地、泻湖、三角洲地带堆积而成 。
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第一章 §2植物遗体的 堆积环境
➢ 酸碱性：喜氧与厌氧生物适宜于在中性或偏碱性（ PH=7-8）活动；
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第一章 §2植物遗体的 堆积环境
3.植物残体的分解强度
➢ 由于其化学组成不同，因而分解的速度和抵抗分解的能 力有明显的不同。苔藓最低，其次是针叶木、阔叶木等 。
➢ 植物残体的氧化分解不充分 ➢ 植物中还有一些防腐和杀菌成分 ➢ 泥炭堆积的速度不仅在空间上不同，在时间演化上也不同
❖在我国华北和华南地区存在着重要的石炭-二叠 纪煤炭盆地。如鄂尔多斯盆地、华北盆地、华 南盆地等。
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第一章 §1 成煤物质
4．裸子植物时代 ❖自晚二叠世晚期至中生代，是裸子植物最为繁盛的
时代。主要特点是：地球上干旱气候带扩大，石炭 -二叠纪的植物群逐渐衰落，由蕨类植物进入到裸 子植物繁盛时期。 ❖侏罗纪和早白垩世被认为是世界上第二个重要的聚 煤期。在我国，侏罗纪是最为重要聚煤时期。
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第一章 §1 成煤物质
5．被子植物时代 早白垩世以后至古、新近纪是植物进入到
高级发展的重要阶段。但是，这个时期构造活 动更加强烈，气候分带也更加明显。这个时期 被称为世界上第三个重要聚煤时期。
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第一章 §1 成煤物质
❖地质历史时期的聚煤作用是与地质历史中植物 演化密不可分的，植物的演化和发展决定了聚 煤作用的发生;
第一章 §1 成煤物质
一、植物演化与成煤作用的关系
植物界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，存在于元古代到早泥 盆世，为植物发展演化的菌藻类植物时期。 高等植物是由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。 成煤作用也就具有阶段性：原因在于植物演化与成煤 作用具有密切关系，而植物演化具有明显的阶段性。
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第一章 成煤原始物质 与堆积环境
§2 植物遗体的堆积环境
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第一章 §2植物遗体的 堆积环境
一、泥炭的形成与积累 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。通常泥炭 沼泽的垂直剖面可划分为：氧化环境的表层， 过渡条件的中间层；还原环境的底层。
❖因此要首先研究植物的演化特点，将植物演化 研究与地质历史发展、盆地聚煤作用研究紧密 的结合起来，阐明聚煤作用的机制。
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第一章 §1 成煤物质
二、植物组成 (一)高等植物的器官 根：植物进化过程中适应陆生条件所形成的一种 器官，它具有吸收、支持、合成和贮藏的功能。 茎：主要功能是将水分、无机盐类和有机营养物 质运送到植物体的各个部分，此外，还有贮藏养 料的功能。 叶：主要功能是光合作用和蒸腾作用，它们都是 植物赖以生存所必须的。
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第一章 §2植物遗体的 堆积环境
（一）泥炭形成与堆积的影响因素 1.植物有机体的增长量 植物有机体的增长量与大气和土壤的温度
等环境因素有密切关系。 地球纬度—植物生长大致上是从高纬度向
低纬度增高。温暖、潮湿的气候带更适宜植物 的繁殖与生长；热带、干旱气候环境不利于植 物遗体的保存。
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第一章 §1 成煤物质
（一）碳水化合物 碳水化合物包括纤维素、半纤维素和果胶质等，其中
，纤维素是构成植物细胞壁的主要成分。 （二）木质素
木质素也是植物细胞键的主要成分，常分布于植物机械组 织的细胞壁中，能增强坚固性，起支持作用。
（三）蛋白质 在植物体内，蛋白质含量所占比重不大。由于它是构
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第一章 §1 成煤物质
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第一章 §1 成煤物质
三、植物的组成和化学性质 植物主要是由有机物质构成，但也含有一定
量的无机物质。不论是低等植物还是高等植物 ，主要都是由碳水化合物（包括纤维素、半纤 维素和果胶质等）、木质素、蛋白质和脂类化 合物等组成。各类植物以及同一植物的不同部 分其有机组成各不相同。低等植物主要由蛋白 质和碳水化合物组成，脂肪含量比较高。