煤化学汇总

一

1.煤是由什么物质形成的？

答：煤是由植物（尤其是高等植物）遗体经过生物化学作用和物理化学作用演变而成的沉积有机岩。

2.成煤植物的主要化学组成是什么？它们各自对成煤的贡献如何？

答：组成：碳水化合物（ carbohydrates ）、木质素（ lignins ）、蛋白质（ proteins ）、脂类化合物（ lipids/lipidic compounds ）

贡献：木质素>碳水化合物>脂类化合物>蛋白质

原因：数量上，碳水化合物最多，木质素次之，蛋白质和脂类化合物较少；结构上，木质素、脂类化合物结构较稳定，碳水化合物、蛋白质易分解。

3.为什么木质素对成煤作用的贡献最大？

答：含量仅次于碳水化合物；

结构为三维空间大分子，抵抗微生物分解的能力较强，且结构中含有酚类的结构，具有杀菌作用，所以木质素更容易在成煤过程中保存下来。

4.为什么木质素抗微生物分解能力较强？

答：结构为三维空间大分子，且结构中含有酚类的结构，具有杀菌作用，所以抵抗微生物分解的能力较强。

5.什么是腐泥煤、什么是腐植煤？

答：腐泥煤：主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成。

腐植煤：由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质变化作用生成。

6.高等植物和低等植物在化学组成上的区别是什么？

答：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，没有木质素；

高等植物以纤维素、半纤维素和木质素为主，植物的角质层、木栓层、孢子和花粉中还含有大量的脂类化合物。

7.煤炭形成需要哪些条件？

（1）大量植物的持续繁殖 (生物、气候的影响)

（2）植物遗体不能完全腐烂－－适合的堆积场所 (沼泽、湖泊等)

（3）地质作用的配合（地壳的沉降运动－－形成上覆岩层和顶底板－－多煤层）8.什么是沼泽？按水的补给来源分，沼泽分为几类？

答：沼泽是在一定的气候、地貌和水文条件下，常年积水或极其潮湿的地段，内有大量植物生长和堆积。

（1）按水分补给来源的不同，可划分为三种类型：

低位沼泽：主要由地下水补给、潜水面较高的沼泽；

高位沼泽：主要以大气降水为补给来源的泥炭沼泽；

中位沼泽或过渡沼泽：兼有低位沼泽和高位沼泽的特点，其水源部分由地下水补给，部分又由大气降水补给的沼泽。

9.什么是成煤作用？它包括哪几个阶段？

答：由植物转化为腐植煤要经历复杂而漫长的过程，经过复杂的生物、物理、化学作用转变成煤的过程。

可分为泥炭化作用和煤化作用。

10.什么是煤化程度？

答：在褐煤向烟煤、无烟煤转化的进程中，由于地质条件和成煤年代的差异，使

煤处于不同的转化阶段。煤的这种转化阶段称为煤化程度，有时称为变质程度，或煤级(rank)。

11.什么是泥炭？什么是泥炭化作用？

答：植物经过生物化学作用，组织器官基本消失，细胞结构遭到破坏，变成颗粒细小、含水量极大、呈胶泥状的膏状物——泥炭。

高等植物死亡后，在生物化学作用下，变成泥炭的过程称为泥炭化作用。

在这一阶段，植物首先在微生物作用下，分解和水解为分子量较小的性质活泼的化合物，然后小分子化合物之间相互作用，进一步合成新的较稳定的有机化合物，如腐植酸、沥青质等。

12.从植物到泥炭，发生了哪些重大变化？其本质是什么？

答：组织器官（如皮、叶、茎、根等）基本消失，细胞结构遭到不同程度的破坏，变成颗粒细小、含水量极大、呈胶泥状的膏状体－－泥炭；

组成成分发生了很大的变化，如植物中大量存在的纤维素和木质素在泥炭中显著减少，蛋白质消失，而植物中不存在的腐植酸却大量增加，并成为泥炭的最主要的成分之一，通常达到40%以上。

本质：生物化学作用过程。

13.泥炭化作用可分为哪几个阶段？（多氧、缺氧），各阶段的化学变化有何特点？（生

物化学、分解、再化合）

答：一、植物遗体暴露在空气中或在沼泽浅部的多氧条件下，由于喜氧细菌和真菌等微生物的作用，植物遗体中的有机化合物，经过氧化分解和水解作用。一部分被彻底破坏，变成气体和水；另一部分分解为简单的化学性质活泼的化合物，它们在一定条件下可化合成为腐植酸，而未分解的稳定部分则保留下来。

二、在沼泽水的覆盖下，出现缺氧条件，喜氧微生物被厌氧细菌所替代。分解产物

相互作用，进一步合成新的较稳定的有机化合物，如腐植酸、沥青质等。

14.为什么在泥炭沼泽中，植物遗骸不会被完全分解？（水、酸性、杀菌成分）

答：（1）泥炭沼泽水的覆盖，使正在分解的植物遗体逐渐与大气隔绝，进入弱氧化或还原环境。

（2）微生物要在一定的酸碱度环境中才能正常生长。在泥炭化过程中，植物分解形成酸性产物，使沼泽水变为酸性，则不利于喜氧细菌的生存。所以泥炭的酸度越大，细菌越少，植物的结构就保存得越完好。

（3）有的植物本身就具有防腐和杀菌的成分，如高位沼泽泥炭藓能分泌酚类，某些阔叶树有丹宁保护纤维素，某些针叶树含酚，并有树脂保护纤维素，都使植物不致遭到完全破坏。

15.泥炭的成分有哪些？有机质中包括哪些？（腐植酸、沥青质、木质素、脂类及植物

残体）

答：泥炭主要由有机物、矿物质和水组成，其中含水量70%～90%，矿物质含量随泥炭产地不同差异很大。

有机物的组成包括以下几个部分：

（1）腐植酸：它是泥炭中最主要的成分。腐植酸是高分子羟基芳香羧酸所组成的复杂混合物，具有酸性，溶于碱性溶液而呈褐黑色，它是一种无定形的高分子胶体，能吸水而膨胀。

（2）沥青质：它是由合成作用形成的，也可以由树脂、蜡质、孢扮质等转化而来。

沥青质溶于一般的有机溶剂。

（3）未分解或未完全分解的纤维素、半纤维素、果胶质和木质素。

（4）变化不多的稳定组分，如角质膜、树脂和孢粉等。

16.由高等植物形成煤，要经历哪些过程和变化？

答：泥炭化作用和煤化作用。

泥炭化作用参见11~15题

煤化作用：

煤化作用包括成岩作用和变质作用两个连续的过程。

成岩作用diagenesis

泥炭在沼泽中层层堆积，越积越厚，当地壳下降速度较大时，泥炭将被泥沙等沉积物覆盖。在上覆沉积物的压力作用下，泥炭发生了压紧、失水、胶体老化、固结等一系列变化，微生物的作用逐渐消失，取而代之的是缓慢的物理化学作用。这样，泥炭逐渐变成了较为致密的岩石状的褐煤。

变质作用 metamorphism

当褐煤层继续沉降到地壳较深处时，上覆岩层压力不断增大，地温不断增高，褐煤中的物理化学作用速度加快，煤的分子结构和组成产生了较大的变化。碳含量明显增加，氧含量迅速减少，腐植酸也迅速减少并很快消失，褐煤逐渐转化成为烟煤。

随着煤层沉降深度的加大，压力和温度提高，煤的分子结构继续变化，煤的性质也发生不断的变化，最终变成无烟煤。

17.煤化程度由高到低，煤种的序列是什么？

答：无烟煤、贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤、1/2中黏煤、弱黏煤、不黏煤、长焰煤、褐煤。

18.泥炭化作用、成岩作用和变质作用的本质是什么？

答：泥炭化作用本质：生物化学作用

成岩作用本质：物理化学作用

变质作用本质：化学作用

19.变质作用有哪几种类型？请解释深成变质作用的特点（垂直分布、水平分带）

答：煤的变质作用可以分为深成变质作用、岩浆变质作用和动力变质作用三种类型。

特点：

垂直分布：指在同一煤田大致相同的构造条件下，随着煤层埋深的增加，煤的挥发分逐渐减少，变质程度逐渐增加。

水平分带规律：因为在同一煤田中，同一煤层或煤层组原始沉积时沉降幅度可能不同，成煤后下降的深度也可能不同。这一煤层或煤层组在不同深度上变质程度也就不同，反映到平面上即为变质程度的水平分带规律。

20.希尔特定律？（水平或近似水平煤层的不同煤层表现出的规律）；水平分带规律是

指同一倾斜煤层中的规律。

答案参见19题

21.什么是岩浆变质作用？

答：在岩浆作用下发生的变质作用，可分为区域岩浆热变质作用和接触变质作用两种类型。

区域岩浆热变质作用：是指聚煤坳陷内有岩浆活动，岩浆及其所携带气液体的热量可使地温场增高，形成地热异常带，从而引起煤的变质作用。