煤田地质学B重点复习

煤：植物遗体堆积在泥炭沼泽中经历生物化学及地球化学过程而形成的可燃有机岩石。

植物有机组成：碳水化合物、木质素、蛋白质、脂类化合物植物成煤条件：成煤植物、气候条件（温暖潮湿）、地理条件（沼泽环境）、构造条件（地壳运动）泥炭沼泽：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，而是地表水域和陆地之间的过渡形态。

成煤作用：从植物死亡、堆积到转变成为煤是经过的一系列演化过程。

两个阶段：第一阶段（腐泥化阶段或泥炭化阶段）：植物在泥炭沼泽、湖泊或浅海中不断繁殖，其遗体在微生物参与下不断被分解、化合、聚积。

起主导作用的是生物地球化学作用。

低等植物经过生物地球化学作用形成腐泥，高等植物形成泥炭。

第二阶段（煤化作用阶段）：已经形成的泥炭和腐泥，由于地壳的下沉等原因而被上覆沉积物所掩埋，在以温度和压力为主的作用下变化为煤的过程。

凝胶化作用：指植物的主要组成部分在泥炭化过程中经过生物化学变化和物理化学变化，形成以腐植酸和沥青质为主要成分的胶体物质（凝胶和溶胶）的过程。

条件:较为停滞的、不太深的覆水条件、弱氧化至还原环境、厌氧细菌的参与、煤的成因分类：煤化作用的过程（论述）煤化作用的阶段和特征：泥炭化作用阶段：从成煤原始物质的堆积，经生物化学作用直到泥炭的形成。

主要通过凝胶化作用、丝炭化作用和残植化作用，泥炭化作用的产物由高等植物残体和腐植酸组成煤化作用阶段：煤的成岩作用：由泥炭经过物理化学作用形成年青褐煤的过程。

成岩作用机制：泥炭形成后，由于盆地的沉降，在上覆沉积物的覆盖下被埋藏于地下:经过：压实脱水增碳；游离纤维素消失；凝胶化组分固结；具有了微弱的反射力煤的变质作用：年青褐煤，在较高的温度、压力及较长地质时间等因素的作用下，进一步发生物理化学变化，变成亮褐煤、烟煤、无烟煤、变无烟煤的过程。

煤化作用是一种不可逆的反应。

煤化作用只有由浅而深、或者被终止，不可能发生由深变质的煤转变为浅变质的煤，呈现不可逆转性。

煤化作用不是简单的化学反应，煤化作用能否形成连续的演化过程，还决定于具体的地质条件。

例：含煤盆地由沉降转变为抬升，这就会导致煤化作用的终止；如果后来由于岩浆作用的加剧，或盆地再度沉降，那么煤化作用还可能再次进行下去。

煤化跃变：第一次煤化跃变：发生沥青化作用，生成沥青质。

第二次煤化跃变：特征：1、大量甲烷逸出，释放大量的氢；2、煤的比重下降到最小；3、煤的显微孔隙度逐渐缩小，水分减少。

腐植凝胶达到最低；4、发热量升高到最大值5、在焦煤阶段，由于化学结构的变化，水分含量有所回升6、煤的物理、工艺性质发生转折，称为煤化作用转折。

7、跃变结果：形成煤化台阶（壳质组从Vdaf=29％～22％这一阶段的明显变化）壳质组与镜质组在颜色、反射率等的差异更小。

8、本阶段与油气形成的深成阶段后期相当，对应于石油的“死亡线”。

第三次煤化跃变：第四次煤化跃变：煤化作用的因素：1、温度（煤化作用最重要的影响因素）随着沉降深度的变化，温度的增加使得煤化作用程度提高，因此煤化作用的演化决定于煤的受热史。

煤化程度增高的速度，决定于地区的地热条件，即地热梯度变化。

大地热流值高→地热梯度高→煤化梯度高→煤的变质程度高。

2、时间在煤化作用中，煤在温度和压力作用下经历时间的长短、地质上的时间延续都是重要的影响因素。

时间因素在较高的温度下往往更加明显，时间因素还受到受热速率的影响。

3、压力（双重影响）静压力对化学煤化作用（煤化作用中起决定作用）起着抑制作用。

压力因素虽阻碍化学反应，但却引起煤的物理结构发生变化。

1、动压力能使芳香族单元层排列更有序2、静压力使煤的孔隙率和水分降低、比重增加，促使芳香族稠环平行于层面作有规则的排列。

3、动压力影响到反射率值及镜质组的各向异性。

煤化程度指标：水分、发热量、氢含量、碳含量、挥发分、镜质体反射率、壳质组荧光性煤的变质作用类型（热源和增热的方式及变质特征）深成变质作用：煤层因沉降而埋藏于地下深处，由于地热及上覆岩系静压力作用下煤所发生的变质作用。

岩浆变质作用（区域岩浆热变质作用和接触变质作用）动力变质作用煤变质的分带性：水平分带、垂直分带垂直分带—原始分带在煤的深成变质过程中，由于煤系下部煤层或煤组受到大于上部的温度及压力，煤质随沉降深度呈现规律性的变化，即煤变质的垂直分带。

水平分带—垂直分带的表现煤变质的水平分带是垂直分带性的一种表现，是倾斜煤层的煤质垂直分带在平面上的反映。

由于地壳构造运动的影响，反映在平面上就构成煤质的水平带状分布特征。

煤的有机显微组分镜质组（最常见最重要）由植物的根、茎、叶等在覆水的还原条件下，经过凝胶化作用而形成镜质组透光色从橙红（长焰煤）到红棕色（肥煤、焦煤）到不透明（焦煤后）；反光色从深灰（长焰煤）到浅灰（焦煤）到白色（无烟煤）；镜质组（凝胶化作用的深浅）结构镜质体、无结构镜质体、碎屑镜质体。

壳质组（稳定组、类脂组）由富氢的植物物质及部分有机物分解产物组成。

含有大量的脂肪族成分，壳质组组分的氢含量高，粘结性差。

壳质组包括孢子体、角质体、树脂体、叶绿素体等惰质组（丝质组）由植物的根、茎、叶等在干燥的氧化条件下，经过丝炭化作用后在泥炭沼泽中沉积形成；还可以由镜质组和壳质组经煤化作用形成。

惰性组透射光下为黑色不透明；反射光下为亮白色至黄白色；碳含量最高、氢含量最低、氧含量中等；硬度高、挥发分低、无粘结性丝质体、半丝质体、粗粒体、菌类体、碎屑惰性体、微粒体煤的无机显微组分（矿物质）按来源分为：原生矿物：成煤植物在生长过程中，吸收的溶于水中的一些矿物质，促进新陈代谢。

以钙、钾、磷、氮等为主。

燃烧后产生的灰分，一般称作内在灰分。

同生矿物：同生矿物是煤中灰分的主要来源。

在泥炭堆积时期，由风和流水带到泥炭沼泽中和植物一起堆积下来的碎屑物质。

主要是石英、粘土矿物、各种岩屑等。

多为细粒，与煤紧密共生，分布稳定，可用于鉴别和对比煤层。

后生矿物：煤层形成固结后，由于地下水的活动，溶解于地下水中矿物质，因物理化学条件的变化而沉淀于煤的裂隙和细胞腔内，这些矿物称为后生矿物。

主要有方解石、石膏、黄铁矿、高岭石、石英等。

多数是薄膜状、脉状等，往往切穿层理。

煤的反射率：煤岩组分的反射率是在垂直照明条件下，煤岩组分磨光面的反射光强度与入射光强度之比。

随着煤化程度的增高，煤的反射率不断的增强。

宏观煤岩成分：用肉眼可以区分的煤的基本组成单位。

包括镜煤、亮煤、暗煤、丝炭宏观煤岩类型（宏观煤岩成分的组合及其反映出来的平均光泽强度）可划分为：光亮型煤、半亮型煤、半暗型煤、暗淡型煤。

煤化作用指标：水分、灰分、挥发分、镜质体反射率挥发分：煤样在一定条件下，隔绝空气加热，并进行水分校正后的挥发物质产率。

中国煤的分类：根据煤的煤化度：分为褐煤、烟煤和无烟煤三大类根据煤化度和工业利用的特点：褐煤分（一号、二号），无烟煤分（一号、二号、三号）烟煤按挥发分可以分为（气、肥、焦、瘦、贫）特征：无烟煤：煤化程度最高，固定碳含量高，挥发分低，含碳量最高，光泽强，硬度高，密度大，燃点高，无粘结性，燃烧时无烟。

贫煤：烟煤中煤化程度最高、挥发分最低。

燃烧时火焰短，但热值较高，无粘结性，加热后不产生胶质体，不结焦，多为动力煤、民用。

瘦煤：烟煤中煤化程度较高、挥发分较低，受热后产生一定量胶质体；可作为炼焦配煤的原料，也可作民用和动力燃料。

焦煤：烟煤中煤化程度中等或偏高，受热后产生热稳定性较好的胶质体，具有中等的粘结性；优质的炼焦用煤。

肥煤：是煤化程度中等的烟煤，受热能产生较多的胶质体，较强的粘结性，炼焦配煤中的重要组分，不宜单独使用。

气煤：煤化程度较低、挥发分较高的烟煤，受热能生成胶质体，粘结性从弱到中等，多做配煤炼焦使用，生产干馏煤气的原料。

长焰煤：高挥发低煤级烟煤，无至弱粘结性，含少量腐殖酸。

燃烧火焰高。

褐煤：老褐煤和年轻褐煤。

水分多、密度小、不粘结，含腐殖酸。

氧含量高。

含煤岩系：一套在成因上有共生关系并含有煤层（煤线）的沉积岩系。

简称“煤系”含煤沉积旋回：是煤系的重要特征，反映了煤系沉积层序中有共生关系的岩性、岩相等特征在垂向上有规律的重复交替现象。

旋回的类型岩石粒度有规律的粗细变化划分的旋回结构，称粒度旋回根据岩相有规律变化划分的，叫岩相旋回。

沉积相旋回：综合运用多种岩层特征确定出沉积相反映出的旋回煤系旋回结构形成的原因（沉积成因、构造成因、气候变化成因）沉积作用因素是指在一种沉积体系内部，其沉积、搬运能量所发生的周期性变化。

如：河道的曲流迁移作用所引致的周期变化；潮汐沉积中，由于涨落潮所引起的周期性变化；三角洲沉积中，在进积、退积中三角洲朵叶的迁移、摆动等周期性变化等。

气候的周期性变化，所形成的旋回结构也是多样的。

如：冰川作用和冰川消融作用的交替，影响大区域或全球的海面升降变化，因而造成滨岸沉积的旋回层序。

地壳运动因素引起的旋回结构往往分布范围较广，规模较大。

与造陆运动的不同周期升降有关。

水平方向的地壳构造运动也可引起沉积作用的周期性变化。

植物遗体堆积速度和沼泽水面上升速度之间的3种补偿方式过渡补偿：沼泽水面上升速度＜植物遗体堆积加厚速度过渡补偿状态持续发展，植物遗体或泥炭层将遭受氧化分解和风化剥蚀，难以保存而形成较厚的煤层。

不足补偿：＞欠补偿条件下，植物遗体供应不足，沼泽不断充水，不利于高等植物的生长。

泥炭堆积过程逐渐终止，形成煤层顶板和夹石。

均衡补偿：≈均衡补偿条件下，泥炭层不断增厚，相对均衡状态的长期持续，便形成厚煤层煤层与顶板的接触关系明显接触：界限分明，界面平整。

说明沉积环境变化较快！过渡接触：夹有薄层炭质泥岩或炭质泥岩与煤薄层的互层形成伪顶，反映了泥炭沼泽向覆水盆地的逐渐演变。

冲蚀接触：冲积相砂砾岩对下伏煤层的冲蚀。

说明煤层与顶板沉积环境是剧变的。

煤层厚度：指煤层顶、底板岩层之间的垂直距离。

（煤层结构）分为总厚度、有益厚度、可采厚度有益厚度：指煤层顶、底板之间各煤层分层厚度的总和煤层厚度分级：极薄煤层：0.3～0.5m；薄煤层：煤厚0.5～1.3m；中厚煤层：煤厚1.3～3.5m；厚煤层：煤厚3.6～8.0m；巨厚煤层：大于8m者为。

引起煤层厚度变化的因素（原生因素、后生因素）泥炭沼泽基底不平成因：当泥炭沼泽发育在古侵蚀基准面上时，首先在低洼处生长和堆积了植物质形成的泥炭层，且相互隔离；随着区域性沉降或地下水位抬升，隔离的泥炭沼泽逐渐连成一体，泥炭层才在盆地范围内堆积。

识别标志：1、煤层底板不规则起伏，顶板平整。

2、煤层厚度变化急剧而不规则。

3、基底古地形低洼处煤层增厚，向凸起部位变薄或尖灭。

沉积控制引起的煤层分岔与尖灭由于楔形碎屑沉积体的插入，有机质的堆积暂时被碎屑沉积所代替，碎屑注入一旦停止植被重新繁殖，泥炭再次沉积，煤层由单一煤层分岔为两个或以上煤分层或独立的煤层。