煤的成因与形成过程

煤炭的成因、分类、分布及储量估计
一、煤的成因
炭是我们生活中不可或缺的一种天然能源，应用广泛，发电、取暖等都能用到它。

它是植物被地壳运动所掩埋，大量集中的植物残骸经过长期而复杂的生物化学、地球化学、物理化学作用后转变而成，这个时间可长达数亿年甚至几十亿年，这个过程称为成煤作用。

上图为地质学界巨擘李四光先生书发掘祖国地下宝藏
二、煤的分类
根据成煤作用的完全程度，大致可以分为焦煤、肥煤、无烟煤、瘦煤、长焰煤、贫煤等。

上图为焦煤矿物标本上图为瘦煤矿物标本
上图为无烟煤矿物标本上图为贫煤矿物标本
三、煤的储量及分布
早在1920年，李四光先生曾指出，煤炭比石油的蕴藏量要大得多，是我国最主要的能源。

他估计我国的煤炭储量可达1万亿吨，而且主要分布在北方，埋藏于二叠纪地层中。

世界煤炭储量表单位：亿吨
地区储量
北美洲地区2544
欧洲和欧亚大陆地区2871
南美洲地区199
非洲地区503
中东地区 4
大洋洲地区2969
上图为世界煤炭储量分布图
四、煤炭的开采
煤炭的开采工艺主要有露天开采和矿井开采两种，露天开采一般是用于埋藏浅的煤层，即把表面的风化残留物或岩层清除，即可采用机械或人工开采，工艺相对简单，但浅层煤炭的储量相对比深层的要小。

矿井开采主要是对深层埋藏的煤层，这种煤层一般都储量大，开采工艺复杂，技术要求高。

上图为矿井采煤示意图。

第二章煤的生成煤是植物遗体经过生物化学作用，又经过物理化学作用而转变成的沉积有机矿产，是多种高分子化合物和矿物质组成的混合物，它是极其重要的能源和工业原料。

从植物死亡、堆积到转变为煤经过了一系列复杂的演变过程，这个过程称为成煤作用。

成煤作用大致可以分为两个阶段:第一阶段是植物在泥炭沼泽、湖泊或浅海中不断繁殖，其遗体在微生物的参与下不断分解、化合、聚积的过程。

这个过程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，因此成煤第一阶段可称为腐泥化阶段或泥炭化阶段。

当已形成的泥炭或腐泥，由于地壳的下沉等原因而被上覆沉积物所掩埋时，成煤作用就转为第二阶段一一煤化作用阶段，即泥炭、腐泥在以温度和压力为主的作用下转变为煤的过程。

成煤第二阶段又包括成岩阶段和变质阶段。

在这一阶段中起主导作用的是物理化学作用。

在温度和压力的影响下，泥炭进一步转变为褐煤(成岩作用)，再由褐煤变为烟煤和无烟煤(变质作用)。

煤与煤之间的性质千差万别，不仅不同煤田的煤质差别较大，即使是同一煤田中不同煤层的煤质，其差异也很大。

若同一煤田同一煤层，但在不同地点采的煤样，其煤质也有较大的差别。

甚至是在同一煤田同一煤层同一地点采样，而采样时，将煤层从上到下分成若干个分层采样，各分层的煤质也有差别。

引起煤质千差万别的原因与成煤物质、成煤环境和成煤作用密切相关。

第一节成煤物质一、成煤的原始物质19世纪以前，人们对于成煤的原始物质并没有正确的认识。

人们对煤成因的认识并不一致，曾提出过很多假说，归纳起来主要有三种：一是认为煤和地壳中的其他岩石一样，一有地球就存在;二是认为煤是由岩石转变而成;三是认为煤是由植物残骸形成的。

随着煤炭的大规模开采，人们在煤层中常常发现保存完好的古植物化石和由树干变成的煤，在煤层底板岩层中发现了大量的根化石、痕木化石等植物化石，证明它曾经是植物生长的土壤。

随着煤岩学的发展，人们利用显微镜在煤制成的薄片中观察到许多原始植物的细胞结构和其他残骸，如孢子、花粉、树脂、角质层、木栓体等;在实验室用树木进行的人工煤化试验，也可以得到外观和性质与煤类似的人造煤。

第一节成煤物质(material for coal formation)1、煤是由植物（plant ）形成的煤是由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 低等植物和高等植物的特点(characteristics)低等植物(lower plants)：包括菌类和藻类，是由单细胞和多细胞构成的丝状体或叶状体植物，没有根、茎、叶等器官的分化。

高等植物(higher plants) ：包括苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物。

进化论认为，高等植物由低等植物长期进化而来，构造复杂，有根、茎、叶的区别。

地史上植物演化年代见图2-1。

3 我国主要聚煤期我国主要聚煤期：新生代新近纪-古近纪（约0.24～0.65亿年）中生代晚侏罗世-早白垩世（约1.44亿年）早、中侏罗世（约2.03亿年）晚三叠世（约2.5亿年）晚古生代晚二叠世（约3亿年）晚石炭世-早二叠世（约3～3.54亿年）早石炭世（约3.54亿年）早古生代早寒武世（约5.45亿年）4 植物的主要化学组成(constituents)（1）碳水化合物（carbohydrates ）（2）木质素（lignins ）（3）蛋白质（proteins ）（4）脂类化合物（lipids/lipidic compounds ）4.1 碳水化合物（carbohydrates ）包括纤维素、半纤维素及果胶质。

纤维素：是构成植物细胞壁的主要成分。

纤维素一般不溶于水，在溶液中能生成胶体，容易水解。

在泥炭沼泽的酸性介质中，纤维素可以分解为纤维二糖和葡萄糖等简单化合物。

半纤维素：化学组成和性质与纤维素相近，但比纤维素更易分解或水解为糖类和酸。

果胶：糖的衍生物，呈果冻状。

在生物化学作用下，水解成一系列单糖和糖醛酸。

4.2 木质素lignins木质素也是植物细胞壁的主要成分，常分布在植物根、茎部的细胞壁中。

木本植物的木质素含量高，木质素是具有苯基丙烷芳香结构的高分子聚合物，含甲氧基methoxyl、羟基hydroxyl等官能团。

煤炭知识概述展开全文煤炭概述1.1认识煤炭1.1.1.煤的生成煤炭是古代的有机物（主要是植物）的遗体长期埋藏在地下，处于空气不足条件下，经历复杂的生物化学作用和地质作用，逐步形成的由碳、氢、氧、氮等元素组成的黑色固体可燃矿物。

煤炭的生成大体可分为两个阶段，第一阶段是泥煤炭化阶段，即由植物转变成泥炭阶段。

当植物枯死之后，堆积在充满水的沼泽中，开始是水存在的氧气不足，后来在水面下隔绝空气，并细菌的作用下，知道植物的各部分不断分解，相互作用，最后植物的遗体变成了褐色或黑褐色的淤泥物质，这就是泥炭。

这个过程叫做泥炭化过程。

这个阶段需要漫长的地质历史时期，需要进行千百万年。

第二阶段，由泥炭转变成褐煤，褐煤转变成烟煤，烟煤再转变成无烟煤阶段。

当泥炭层形成后。

有水经常冲刷大陆的低洼地方，带来了大量的上砂、石，在泥潭层逐渐形成岩层（称为顶板）。

被埋在顶板下的泥炭层在顶板下的泥潭层在顶板岩石层的压力作用下，发生了压紧、失水、胶体老化、硬结等一系列变化，同时它的化学组成也发生了缓慢的变化，逐步变成比重较大，较致密的黑褐色的褐煤。

当顶板逐渐加厚，顶板的静压力逐渐增高，煤层中温度也逐渐升高后，煤质便发生变化，逐渐由成岩作用变成了以温度影响为主的变质作用。

这样褐煤逐渐变成了烟煤、无烟煤。

如果有更高的温度，最终可能变成石墨。

成煤必须具备四个先决条件：（1）植物条件（2）气候条件（3）地理条件（4）地壳运动条件。

1.1.2.煤的化学组成煤中有机质是复杂的高分子有机化合物，主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，而碳、氢、氧三者总和约占有机质的95％以上；煤中的无机质也含有少量的碳、氢、氧、硫等元素。

碳是煤中最重要的组分，其含量随煤化程度的加深而增高。

泥炭中碳含量为50％～60％，褐煤为60％～70％，烟煤为74％～92％，无烟煤为90％～98％。

煤中硫是最有害的化学成分。

煤燃烧时，其中硫生成SO2，腐蚀金属设备、污染环境。

煤中硫的含量可分为5级：高硫煤，大于4％；富硫煤，为2.5％～4％；中硫煤，为1.5％～2.5％；低硫煤，为1.0％～1.5％；特低硫煤，小于或等于1％。

【煤石油天然气演化过程的差异与成因联系】引言：煤、石油和天然气是我们生活中不可或缺的能源资源。

它们的形成过程是一个漫长而复杂的过程，涉及地质、化学等多个学科领域的知识。

在这篇文章中，我们将探讨煤石油天然气演化过程的差异与成因联系，希望能够更全面地理解这三种能源资源的形成过程。

一、煤的形成过程及其成因1. 煤的形成过程煤是由植物残体经过长时间的生物、地质作用形成的矿物质。

在古代的湖泊、沼泽等地方，大量的植物残体被淤泥覆盖，经过压实和生物作用，逐渐形成了煤层。

2. 煤的成因联系煤的形成与地质构造和气候条件有密切关系。

火山岩熔岩或火山灰对植物的埋藏会促进煤的形成，而富含植物的泥炭质沉积岩则是煤的主要原料。

二、石油的形成过程及其成因1. 石油的形成过程石油是在地下深层由有机质经过热解、聚合等过程形成的烃类混合物。

大量的有机质在地下深层经过高温高压作用，逐渐转化为石油。

2. 石油的成因联系石油的形成与蕴藏地质构造有直接关系。

富含有机质的古生物富集区域和适宜的沉积环境是石油形成的重要条件，同时构造运动、地层断裂等地质活动也会影响石油的富集和分布。

三、天然气的形成过程及其成因1. 天然气的形成过程天然气是地质条件下由有机质经过厌氧条件下微生物作用形成的气态烃类。

大量的有机质在地下深层经过生物和地质作用，逐渐形成了天然气。

2. 天然气的成因联系天然气的形成与沉积环境和地质构造有密切相关。

有机质丰富的海相沉积和富有机质的盆地是天然气形成的主要地质环境，同时构造运动和地层压力也影响着天然气的生成和储集。

总结与回顾：通过对煤石油天然气演化过程的差异与成因联系的探讨，我们更加全面地理解了这三种能源资源的形成过程。

煤、石油和天然气的形成都与地质条件、沉积环境、构造活动等多种因素有密切联系，这也为我们更深刻地认识能源资源的形成提供了重要依据。

在未来的能源开发和利用中，我们需要更加重视地质条件和环境因素，以实现资源的可持续利用。

煤炭的成因及其地质特征煤炭是一种重要的化石能源，广泛应用于工业和生活中。

了解煤炭的成因及其地质特征，对于研究煤炭资源的形成、分布和利用具有重要的意义。

煤炭的成因可以追溯到几亿年前的古代植物。

在地质历史长河中，植物通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，将太阳能转化为化学能。

当这些古代植物死亡后，它们的遗体会在湖泊、河流或沼泽等湿地环境中被埋藏。

在这种特殊的环境下，植物残骸逐渐被压实、堆积和分解，形成了厚厚的有机质层。

随着时间的推移，这些有机质层被覆盖在上面的沉积物压力下逐渐压实，温度和压力也逐渐升高。

这种长期的作用下，有机质经过热解反应，发生了化学变化，形成了煤炭。

煤炭的形成过程可以概括为：植物残骸→腐殖质→褐煤→烟煤→无烟煤→石煤。

煤炭的地质特征主要包括煤层的分布、厚度和组成等方面。

煤层是指由煤炭组成的地层，它通常位于地壳的浅部，常常与其他沉积岩层相互交替。

煤层的分布受地质构造和沉积环境的影响，常见的煤炭产区有华北、华东、华南等地。

煤层的厚度也是一个重要的地质特征。

一般来说，煤层的厚度与煤炭的质量和储量有着密切的关系。

煤层的厚度可以从几米到几十米不等，有些地方的煤层甚至可以达到上百米。

煤层的厚度差异主要受沉积环境、沉积速率和地壳运动等因素的影响。

煤炭的组成也是其地质特征的重要方面。

煤炭主要由碳、氢、氧、氮和硫等元素组成，其中碳是最主要的成分，占据了煤炭质量的大部分。

煤炭的组成和质量与煤层的类型和成熟度有关。

一般来说，煤炭的热值和含碳量越高，质量越好，适用于不同的用途。

除了成因和地质特征，煤炭还具有一些特殊的物理和化学性质。

煤炭是一种多孔材料，具有较大的比表面积和吸附能力，可以用于净化废气和水中的有害物质。

煤炭还可以通过加热和压缩等工艺转化为煤气、煤油和焦炭等能源和化工产品。

总之，煤炭的成因及其地质特征是研究煤炭资源的重要内容。

了解煤炭的形成过程、分布规律和物化性质，对于合理开发利用煤炭资源、保护环境和可持续发展具有重要的意义。

课 程: 煤 化 学第二章. 煤的形成12014-9-4主要内容 成煤的物质 煤的种类 成煤过程 腐殖煤的生成过程2成煤物质煤的形成煤是由植物遗体经过生物化学作用和物理化学作用演变而成 的有机生物岩，是多种高分子和矿物质的混合物。

煤生成过程中的成煤植物来源与成煤条件的差异造成了煤种 类的多样性与煤基本性质的复杂性，并直接影响煤的开采、 洗选和综合利用。

3成煤物质植物的演化低等植物：由单细胞和多细胞构成的丝状体或叶状体植物，没 有根、茎、叶等器官的分化，包括菌类和藻类。

大多生活在水 中，是地球最早出现的生物。

高等植物：多细胞植物，由低等植物长期进化而来，构造复杂， 有根、茎、叶的区别，包括苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物。

大多能长成高大的乔木，是重要的成煤物质来源。

水生到陆生；低级到高级 4成煤物质植物的组成高等植物 低等植物细胞细胞壁：纤维素、半纤维素、木质素 原生质：蛋白质、脂类化合物纤维素、半纤维素和果胶质：糖类物质及其衍生物，也称碳水 化合物低等植物：主要由糖类物质和蛋白质组成，脂类也较高 高等植物：主要由糖类物质和木质素组成5成煤物质植物的有机族组成可分为： 1. 糖类及衍生物；2. 木质素；3. 蛋白质；4. 脂类化合物。

1. 糖类及衍生物包括纤维素、半纤维素和果胶质等。

纤维素是一种高分子的碳水化合物， 多糖， 链式结构表示为： (C6H10O5)n，分子结构为：纤维素的分子结构式612014-9-4成煤物质纤维素稳定，植物死亡后，可水解为单糖，再氧化分解为CO2和 H2O:成煤物质半纤维素，多糖，比如说多维的戊糖，在微生物的作用下可以 分解为单糖：当环境缺氧时，厌氧细菌使纤维素发酵生成甲烷，二氧化碳、丁酸和乙酸。

无论是水解产物还是发酵产物，它们都可以与植物的其他分解产物缩合形成更复杂的物质参与成煤，或成为微生物的营养来源。

78成煤物质果胶质是糖衍生物，呈果冻状存在于植物的果实中。