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煤的形成演化及主要聚煤期

煤的形成演化及主要聚煤期
煤的形成演化及主要聚煤期

煤的形成演化及主要聚煤期

系统的介绍了煤形成的过程、阶段划分,各阶段中所发生的作用的异同及其主控的因素。分析了地质历史上三个主要成煤期,对我国主要聚煤期和聚煤盆地的分布进行了归纳总结。

标签:成煤阶段成煤期分布特征

1引言

煤,一种重要的能源矿产,也是冶金、化工工业的重要原料,与我们的生活密切相关。成书于约2600年前的《山海经》中已经出现了关于煤(石涅)的记载[1],《天工开物》中更是详细记录了安全采煤的方法(图1)[2]。时至今日,煤依然是我国能源矿产最重要的组成,2012年我国原煤消费量为37.4亿吨,占我国一次性能源消费的68.5%[3]。虽然,采煤和用煤的历史已经有上千年,但是人们一直不清楚煤炭是怎么形成的。随着科技的进步,特别是显微镜的出现,人们终于揭开了这个千古之谜:煤是由植物转变而来的[4]。由低等植物形成的煤称为腐泥煤,在我国俗称“石煤”;由高等植物形成的煤称为腐植煤,因其含有大量的腐植酸而得名。在自然界,腐植煤占绝大多数,目前开采的也主要是腐植煤。

2煤的形成过程

在间冰期,气候温暖湿润非常适合植物生长,形成了大量的泥炭。进入冰期,气候变得干冷,两极冰川融化使海平面上升,泥炭沼泽被沉积物覆盖。随着时间的推移,沉积物越来越多,泥炭被掩埋的越来越深。泥炭上覆该层产生的热量和压力是泥炭中的水逐渐的排出,一些挥发性的气体也逐渐生成,首先产生褐煤,然后逐渐变质成烟煤和无烟煤[5-6]。从植物转变为煤经历了漫长的地质历史,成煤过程可以分成三个的阶段:泥炭化阶段、煤化阶段和变质阶段,期间经历了复杂的生物化学和物理化学作用[7-8]。

2.1 泥炭化阶段

泥炭化阶段:成煤地质时期,由于气候条件适宜,植物种类繁多,生长迅速,它们死后即便有一部分很快腐烂,但仍有许多枝干倒伏后避免了风化作用和细菌、微生物的破坏(图2)。当时森林中不少林地是被水浸泡着的沼泽地,死亡后的植物枝干很快会下沉到稀泥中,那里实际上是一种封闭的还原环境,在这种环境中植物枝干避免了外界的破坏,并在压实作用和其它作用下缓慢地演变成泥炭。通常认为,泥炭化过程的生物化学变化大致可以分为两个阶段:第一阶段,植物残骸中的有机化合物经过氧化分解、水解,转化成简单的化合物;第二阶段,分解产物相互作用,进一步合成新的较稳定的有机化合物[8]。

2.2煤化作用阶段

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