5 煤地质学基础

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3. 亮煤
❖ 灰黑、光泽较强、性脆易碎、内生裂隙发育、均一程度不如镜煤； ❖ 化学工艺性质介于镜煤与暗煤之间，灰分含量较低； ❖ 在煤层所占比例较大，可形成较厚分层，也可单独成层。
4. 暗煤
❖ 灰黑、光泽暗淡、致密坚硬、韧性较大； ❖ 层理不清晰、矿物质含量较多，成分复杂、对煤质影响大； ❖ 在煤层中所占比例较大，可形成较厚分层，也可单独成层。
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煤的形成过程：
腐泥化作用
低等植物， 浮游生物
腐泥 煤成岩作用 腐泥煤
高等植物 泥炭化作用
泥炭 煤成岩作用
褐煤
煤变质作用
烟煤，无烟煤
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煤的形成过程
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煤的形成过程
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第一节 煤
二、 煤岩组成 （一） 腐植煤的煤岩成分与宏观煤岩类型 1、煤岩成分
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宏观煤岩成分
1、丝炭
❖ 灰黑色，形如木炭，具明显的纤维状结构和丝绢光泽； ❖ 疏松、多孔、硬度小、脆度大、易染指； ❖ 没有粘结性、吸氧性强、易氧化自燃、易成煤尘； ❖ 在煤层中多呈几毫米厚的扁平透镜体，数量不多，但分布广。
2、镜煤
❖ 乌黑、光亮如镜、内生裂隙发育、结构均一、易碎、粘结性强； ❖ 在煤层中不形成独立分层，以透镜或条带状散布于亮煤中；
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第一节 煤的形成
3.煤接触变质作用 煤接触变质作用是指各种岩床、岩墙、岩脉等浅
成岩体侵入或接近煤层时，使岩浆热和岩浆中的热 液与挥发性气体等的影响下，使煤发生变质的作用。 4.煤动力变质作用
煤动力变质作用是指由于地壳构造变动的直接原
因而造成煤发生变质的作用。
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成煤时代与成煤植物
煤区域岩浆热变质作用又称区域热力变质作用或远程岩浆变质作 用，它是大规模岩浆侵入含煤岩系或其外围，在大量岩浆热和岩浆 中的热液与挥发性气体等的影响下，导致区域内地热增高，使煤发 生变质的作用。
煤区域岩浆热变质作用与煤深成变质作用的特征有相近之处，但 在受热温度高低、时间长短及受热均匀程度上又有许多不同之处。
外来矿物质是在采煤过程中由于煤层的顶板、底板 和煤层中的矸石等混入煤中而造成的。这种矿物质用洗 选的方法较易除去。
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第一节 煤
三、 煤的物理性质
1. 煤的颜色 煤的颜色是煤对不同波长可见光波吸收的结果。
水分能使颜色加深，而煤中的矿物质往往使煤的颜 色变浅。
煤的粉色指煤研成粉末的颜色。粉色较固定，用 粉色判断煤的煤化程度效果较好。 褐煤（褐色），烟煤（黑色），无烟煤（灰色） 2. 煤的光泽
1.光亮型煤 主要由镜煤、亮煤组成（＞80％） ，光泽很强、内生 裂隙发育，性脆易碎，中变质光亮型煤是炼焦最好用煤。
2. 半亮型煤 以亮煤为主，光泽强度次于光亮型煤，一般由较光亮 和较暗淡的条带互层而显示出半亮的平均光泽，最常见。
3. 半暗型煤 由暗煤、亮煤组成，以暗煤为主，光泽较暗，硬度、 脆度较大，内生裂隙不发育。
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2）煤的变质作用 褐煤在地下受到温度、压力、时间等因素的影响，
转变为烟煤、无烟煤的地球化学作用，称煤变质作用。 煤在变质作用的过程中，褐煤在较高的温度、压力及较 长地质时间等因素的作用下，进一步受到物理化学作用。
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第一节 煤
3、影响煤化作用的因素 1）温度 最为重要。 2）时间 指煤受热的持续时间。 3）压力 是煤变质不可缺少的因素。
煤岩成分又称煤岩组分、肉眼煤岩类型。它是腐植煤 中肉眼可以鉴别的基本组成单元，包括镜煤、亮煤、暗煤 和丝炭。 2、宏观煤岩的类型
宏观煤岩类型是肉眼观察时，按照煤的总体相对光泽 强度划分的类型。它是煤岩成分的典型共生组合。依据煤 的总体相对光泽强度和光亮成分（煤中镜煤和亮煤的统称 ）的含量，依次分为：光亮煤、半亮煤、半暗煤和暗淡煤 4类。
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第一节 煤
腐泥化作用是低等植物和浮游生物在生物化学作用 下转变为腐泥的过程。腐泥是一种灰黑色、含大量水分的 棉絮状胶体物质。这种物质经进一步的生物化学作用、去 水、压实，形成腐泥，即腐泥煤的前身；当含无机成分达 到一定数量时，则为油页岩的前身。
腐泥化作用是在成煤的第一阶段进行的，故这一阶段 也称腐泥化阶段。
三、 煤的变质作用类型 根据引起煤变质作用的主要因素及其作用方式和
变质特征，将煤的变质作用划分为煤深成变质作用、 煤区域岩浆热变质作用、煤接触变质作用和煤动力变 质作用。
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第一节 煤
1.煤深成变质作用 煤深成变质作用是指煤层（年轻褐煤）形成后，在沉降过程中，
在地热及上覆岩层静压力作用下，使煤发生变质的作用。这种煤变 质作用的增强，往往与煤层埋藏深度的加大有直接关系。主要是由 地热引起。 2.煤区域岩浆热变质作用
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❖ 凝胶化作用（木质纤维组—形成富氢的凝胶化物质） ❖ 丝炭化作用（木质素、纤维素—富碳贫氢的丝碳物质）
小结：泥炭化过程中，因植物品种的不同和沼泽覆水深度、 氧含量、介质酸等条件的变化，使凝胶化、丝碳化、沥青 化作用的产物，以不同比例共生或者在垂直层序中交替出 现；同时混入的矿物成分、数量也不等、因此，他们埋藏 后经煤化作用形成暗、亮相间条带的腐植煤。
第一节 煤
结构镜质体，胞腔充填树脂体资源与环境学院
第一节 煤
丝质体，显示植物梯状管胞 资源与环境学院
第一节 煤
大孢子体 资源与环境学院
第一节 煤
（三） 煤中矿物质 1、内在矿物质
1）原生矿物质 原生矿物质是成煤植物在成长过程中，通过植物的
根部吸收溶于水中的一些矿物质。 2）次生矿物质
（1）同生矿物质 （2）后生矿物质 2、外来矿物质
种。）；
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成煤的必要条件
1. 植物条件
——物质基础；
2. 气候条件
——影响植物生长，同时影响植物的分解；
3. 自然地理条件
——植物堆积；
4. 地壳运wenku.baidu.com条件
——埋藏条件。
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1.植物条件 植物是成煤的原始物质．没有大量植物尤其是高等植物 的生长、繁盛，就不可能形成具有经济价值的煤。
还原条件下，经过凝胶化作用而形成的显微组分组。 （2）惰质组 又称丝质组。由植物的遗体主要经过丝
炭化作用转变而成的显微组分组。 （3）壳质组 又称稳定组、类脂组。主要由高等植物
的繁殖器官、树皮、分泌物及藻类等形成的发射率 最低的硬煤显微组分组。
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第一节 煤
科达木结构镜质体，横切面，近正方形或近等径多边形大管胞 资源与环境学院
低等植物和高等植物的成分有何区别？
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第一节 煤
（二） 成煤作用
1.泥炭化作用 高等植物遗体堆积在泥炭沼泽中，经过复杂的生物化学和物理
化学变化，逐渐转变为泥炭的作用，称泥炭化作用。泥炭化作用 是在成煤作用第一阶段—泥炭化阶段（图5-1）进行的，以生物化 学作用为主。
泥炭——黄褐、黑褐色，无光泽、质地疏松状物 质，风干可作燃料，也可作化工原料和肥料。
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第一节 煤
一 煤的形成
（一） 成煤原始物质 植物是形成煤的原始物质。在煤层及其顶、底板岩石
中常保存有完好程度不同的植物化石. 以高等植物为原始物质形成的煤，称腐植煤。以低等植物 为主并有浮游生物为原始物质形成的煤，称腐泥煤。由高 等植物和低等植物混合形成的以腐泥煤为主的煤，称腐植 腐泥煤；以腐植质为主的煤，称腐泥腐植煤。
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第一节 煤
宏观煤岩类型
1、光亮煤 主要由镜煤和亮煤组成（＞80％），光泽 很强。
2、半亮煤 亮煤和镜煤占多数（50％～80％），含有 暗煤和丝炭。
3、半暗煤 镜煤和亮煤含量较少（50%～20%），而暗 煤和丝炭含量较多.
4、暗淡煤 镜煤和亮煤含量很少（＜20％），而以暗 煤为主.
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第一节 煤
1）煤的成岩作用 泥炭和腐泥被掩埋后分别转变为褐煤与腐泥褐煤的作
用，称煤的成岩作用。煤成岩作用处于煤化阶段的初期。 泥炭和腐泥形成后，由于盆地的沉降，在上覆沉积物的覆 盖下被埋藏于地下，经压实、脱水、增碳，游离纤维素消 失，出现凝胶化组分，逐渐固结并具有了微弱的反射力， 经过这种物理化学变化转变成年青褐煤。这一转变所历经 的作用称为煤的成岩作用。E．stach认为，这种作用大致 发生于地下200～400m的浅层。
3.地理条件 地理条件是指成煤场所。要形成面积较广的煤层，还必须 有适于发生大面积沼泽化的自然地理场所。
4.构造运动条件成煤作用与地壳缓慢下沉息息相关.地壳下沉形成有 利的沉积场所—沼泽地。但只有在地壳沉降速度与植物遗体堆积速 度相对平衡时，即地壳下沉空间与植物堆积空间近似相等时，才可 以始终保持沼泽环境，成煤作用才能持续。
第五章 煤地质学基础
第一节 煤 第二节含煤岩系 第三节聚煤盆地与煤田
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Coal
华能伊敏煤电公司一号露天煤矿 资源与环境学院
Coal
中国最大的露天矿——安家岭露天矿资源与环境学院
中国最大的露天矿——安家岭露天矿 资源与环境学院
2.气候条件潮湿、温暖的气候条件是成煤的最有利条件之一。温度 过高或过低都不利于泥炭的大量堆积，最有利的应该是温暖的气候 条件。泥炭积累的速度不仅与温度有关，还与沼泽覆水程度有关， 而沼泽的覆水程度与湿度有关。当年降水量大于蒸发量时，才有可 能发生成煤作用。一般认为温度与湿度比较，湿度对成煤更重要。
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第一节 煤
2、 煤化作用 1.煤成岩作用与煤变质作用
泥炭转变为褐煤、烟煤、无烟煤，或腐泥煤转变为 腐泥褐煤、腐泥烟煤、腐泥无烟煤的作用，称煤化作 用。煤化作用是在成煤作用的第二阶段—煤化阶段（ 图5-1）进行的，以物理化学作用为主，生物化学作用 逐渐消失。煤化作用包括煤成岩作用和煤变质作用。
4. 暗淡型煤 由暗煤组成，有时夹有镜煤和丝炭，光泽暗淡，层理 不明显，硬度和韧性强，煤质较差。
注意：实际工作中，只有变质程度相同的煤才能互相比较和划分不同 类型，划分的最小厚度一般为3～10cm。
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第一节 煤
（二） 煤显微组分 煤显微组分组
煤显微组分组可划分为三大组： （1）镜质组 主要由植物的木质—纤维组织在覆水的
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泥炭
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第一节 煤
植物遗体 泥炭 褐煤 烟煤 无烟煤
泥炭化作用
成岩作用
变质作用
煤化作用
成煤作用
图5-1 成煤作用的阶段划分 资源与环境学院
第一节 煤
1）植物残骸堆积方式 成煤植物残体有原地堆积与异地堆积（包括微异地堆积）2种方式。
2）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。由陆地演化为泥炭沼泽，称为陆地泥炭沼泽化；由水 域转化为泥炭沼泽，称为水域泥炭沼泽化。 3）泥炭的形成
一般认为，泥炭化阶段生物化学作用大致分为2个阶段：第一 阶段，植物遗体中的有机化合物，经过氧化分解和水解作用，转化为 简单的化学性质活泼的化合物；第二阶段，分解产物互相作用进一步 合成新的较稳定的有机化合物，如腐植酸、沥青质等。这2个阶段不 是截然分开的，在植物分解作用进行不久时，合成作用就开始了。
煤的光泽是指煤新鲜断面的反光特征。光泽与煤 的成因类型、煤岩成分、煤化程度和风化程度有关。
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第一节 煤
3. 煤的反射率
煤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，以百分率表示。随着煤化程度的增高， 煤的反射率不断的增强。
4. 煤的硬度和脆度
（1）煤的硬度是指煤抵抗外来机械作用的能力。按摩式硬度计， 一般煤的硬度介于2~4之间，褐煤和中煤化程度的烟煤的硬度最 小，约为2~2.5；无烟煤的硬度最大，接近4.同一变质程度的煤， 暗煤比亮煤、镜煤硬度大。
— 石炭－二叠纪的蕨类植物（即松叶蕨纲、石松纲、水韭纲、
木贼纲(楔叶纲)、真蕨纲。前四纲都是小叶型蕨类植物，是一些较
原始而古老的蕨类植物，现存在较少。）； — 三叠－侏罗纪的裸子植物（银杏、银杉、金钱松、水杉、
水松、侧柏）； — 第三纪的被子植物（被子植物是植物界最高级的一类，自
新生代以来，它们在地球上占着绝对优势。现知被子植物共1万多 属 ， 约 20 多 万 种 ， 占 植 物 界 的 一 半 ， 中 国 有 2700 多 属 ， 约 3 万