第2章 泥炭化作用和腐泥化作用
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第二章煤的生成一、腐植煤的成煤作用过程1、从植物死亡,堆积到转变为煤经过一系列复杂的演变过程,此过程称为成煤作用。
成煤作用可划分为两个阶段:即泥炭化作用和煤化作用。
(1)泥炭化作用:高等植物残骸在泥炭沼泽中,经过生物化学和地球化学作用演变成泥炭的过程。
(2)煤化作用:泥炭在以温度和压力为主的作用下变化为煤的过程。
2、煤化作用包括成岩作用和变质作用两个连续的过程。
在温度和压力影响下,泥炭进一步变为褐煤(成岩作用),再由褐煤变为烟煤和无烟煤(变质作用)。
褐煤影响煤变质的因素主要有温度、压力和时间。
第三章煤岩学一、煤岩学研究方法分为宏观研究法和微观研究法。
宏观方法:肉眼或放大镜观察;微观方法:用显微镜研究;二、煤的显微组分,按其成因和工艺性质的不同可分为镜质组、壳质组、惰性组三大类,研究煤结构时一般采用镜质组作为研究对象。
第四章煤的结构一、煤的结构包括大分子结构和物理空间结构。
1、煤大分子结构:多个相似的“基本结构单元”通过桥键连接而成的,这种基本结构单元分为分规则和不规则两部分。
(1)规则部分由几个或十几个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环(含氮、氧、硫等元素)缩聚而成,称为基本结构单元的核或芳香核。
(2)不规则部分是连接在核周围的烷基侧链和各种官能团(含氧、硫、氮官能团);含氧官能团:羟基、羧基、羰基、甲氧基、醚键;含硫官能团:硫醇、硫醚、二硫醚、硫醌、杂环醚;含氮官能团:六元杂环、吡啶环、喹啉环;2、煤结构模型的分为化学结构模型和物理结构模型。
化学结构模型:Fuchs Given、Wiser、本田、Shinn结构模型等;物理结构模型:Hirsch模型、交联模型、两相模型、单相模型;二、煤大分子结构的现代概念1、煤是三维空间高度交联的非晶质的高分子缩聚物;2、结构单元的核心是缩合芳香核;3、结构单元的周边有不规则部分;4、结构单元之间由桥键连接;5、氧、氮、硫的存在形式;6、低分子化合物;7、煤化程度对煤结构的影响第五章煤的工业分析和元素分析一、煤是由无机组分和有机组分组成。
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。
泥炭化生物化学泥炭化作用一、泥炭化生物化学泥炭化作用的基础概念泥炭化作用可是一个超级有趣的过程呢。
从生物化学的角度来看,它涉及到好多小生物和化学变化之间的奇妙互动。
泥炭嘛,可不是一下子就冒出来的。
想象一下,在一片湿漉漉的地方,有各种植物在生长,像苔藓啊,芦苇之类的。
这些植物在生长过程中,它们的残体就开始为泥炭化作用做贡献啦。
植物残体里有各种各样的有机物质,这些有机物质就像是一个个等待被改造的小零件。
微生物们就像是一群勤劳的小工匠,它们开始对这些植物残体进行分解和转化。
这就像是一场微观世界里的大工程。
比如说,微生物会分解植物中的纤维素,这个过程就像是把一块大积木拆成一个个小积木块。
而且,泥炭化作用还有不同的阶段呢。
在早期阶段,植物残体的分解比较快,会有大量的水分和空气参与其中。
这个时候,那些容易被分解的物质,就像糖啊,蛋白质之类的,就会很快地被微生物分解掉。
随着时间的推移,这个环境就会变得更加厌氧,也就是空气越来越少啦。
这个时候,分解的速度就会慢下来,一些比较难分解的物质,像木质素,就会慢慢地积累起来。
二、泥炭化生物化学泥炭化作用中的生物因素这里面的生物因素可是关键中的关键。
那些微生物,它们的种类繁多得就像天上的星星。
不同的微生物有着不同的功能。
有些微生物就像是先锋部队,它们能够快速地分解植物残体中的一些简单物质。
比如说细菌,它们繁殖得特别快,能够迅速地占领新的植物残体,开始分解工作。
还有真菌呢,真菌就像是一群有特殊技能的工匠。
它们能够分泌一些特殊的酶,这些酶就像一把把小钥匙,能够打开植物残体中那些复杂物质的大门。
比如说,有些真菌能够分解木质素,木质素可是非常难分解的物质哦。
如果没有真菌的帮忙,泥炭化作用可能就没办法进行得那么顺利啦。
除了微生物,还有一些小动物也会参与到这个过程中来。
比如说,一些小昆虫或者小蚯蚓,它们会在植物残体中穿梭,它们的活动会让植物残体变得更加疏松,这样就有利于空气和水分的流通,也方便微生物更好地进行分解工作。
第一章1.讨论泥炭沼泽形成环境并分析泥炭沼泽的成因。
⑴泥炭沼泽重要发育地带——滨海平原 :滨海地带海水与沿海陆地地表水与潜水之间相互关系,有利于泥炭沼泽发育;滨海地带的海湾内,由于波浪作用微弱,形成了海湾封闭形成海湾泻湖,有利于泥炭沼泽发育;三角洲平原上分流河道之间的低洼地及靠近海边缘部分的泻湖湿洼地;在热带、亚热带地区的海岸和河口地区,还可以形成一种特殊类型的滨海泥炭沼泽——红树林泥炭沼泽。
⑵内陆有利发育泥炭沼泽的地区—河湖地带:在山丘、丘陵等暂时性水流附近有一些洼地,平原地带经常性水流周围的洼地成为泥炭沼泽场所;河流发源地沟谷地区,由于在径流地区的谷底易形成相对平衡剖面,取得较稳定潜水补给,易泥炭沼泽;山前冲积扇地区的扇前洼地地下水不断溢出,形成养分较好条件,有利于泥炭沼泽;曲流河形成的牛轭湖及河漫滩或河漫湖泊等地成为良好泥炭沼泽聚集场所;滨湖洼地由于受到潜水和洪水泛滥影响,由于湖水上涨,形成了植物生长,有利于泥炭沼泽发育;大陆或高原的构造相对稳定期由于排水性质差,形成了泥炭沼泽发育地区;在山地封闭或半封闭山间盆地中,由于地表水和地下水汇集,形成了泥炭沼泽发育。
大陆内部,由于大陆冰川的消融和退缩,留下了一系列的冰蚀、冰积地貌,形成了泥炭发育地区;热带或亚热带岩溶地貌发育,成为泥炭发育地区;2.泥炭沼泽成因模式划分,并举例子说明。
⑴浅水缓岸湖泥炭沼泽化的发育模式背景环境:湖泊由四周向湖心逐渐变深,湖水停滞或微弱流动,波浪小且光照条件好,湖泊构造区长期稳定。
沉积物及植物分布:湖底沉积含有机质的粘土、砂层和腐泥层,岸边形成由岸向湖心呈规律的变化的植物群落。
各植物带下泥炭积累,湖泊逐渐淤浅,植物生态环境向湖心推移,形成植物带向湖心扩展,最终将湖泊转变为泥炭沼泽这种由湖滨向湖心演化的模式,大多是在水位变动小,且长期处于稳定的条件下才有可能。
例如中国黑龙江省东南部的小兴凯湖就是很好的例子。
⑵深水陡岸湖泥炭沼泽化发育模式初始,在避风浪的湖边长满了漂浮植物,与湖岸相连,形成漂浮植物毯。
第一章1成煤原始物质的特点答:1.低等植物(菌、藻类)腐泥煤(又称石煤,南方多,成于€纪)2.高等植物(裸蕨、蕨类、裸子、被子)腐殖煤。
(裸蕨,根叶不分化,泥盆纪登陆。
蕨类根生。
)2成煤环境形成条件答:必备的两个条件:一,大量的植物持续的繁殖和发展,这是成煤的物质基础;二,植物遗体堆积起来后应及时与空气隔绝,使其不被分解。
主要的形成条件是沼泽。
第二章1泥炭化作用与腐泥化作用泥炭化作用:高等植物遗体在泥炭沼泽中,经复杂的生物化学和物理化学变化分解及合成,逐渐转变成泥炭的作用。
腐泥化作用:在湖泊、沼泽水深地带、海湾、浅海等水体中,低等植物藻类和浮游生物遗体在还原环境中厌氧微生物的参与下,经过复杂的生物化学变化形成富含水分的有机软泥。
2泥炭物质的组成与影响因素答:一,植物,植物是形成煤的原始物质,因此植物群落不同就会影响泥炭的性质;二,营养供应,分为三类,富营养,中营养,低营养滋育类型;三,介质得酸度,沼泽中的酸度直接影响到细菌的生存和活动,因此对泥炭化有重要影响。
四,介质的氧化还原条件,沼泽中的氧的供应,决定了介质的氧化还原条件,从而对细菌产生重要的影响。
五,古地理环境,(1)聚集环境与硫含量,近海型煤田硫含量高(2)聚煤环境与煤的还原程度。
3泥炭化三个作用(凝胶作用、丝碳化作用、残质化作用).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的过程。
丝炭化作用:(黑)经强氧化或弱氧化作用形成的以炭为主的物质,残质化作用:由水流等作用将先期形成的不稳定物质氧化、溶解、冲蚀后,留下稳定成分的过程。
第三章1煤化作用划分为几个阶段,各具有什么特点1、煤化作用的两个阶段:①煤的成岩作用:泥炭形成后,由于盆地沉降,在上覆沉积物的覆盖下埋藏于地下,经压实、脱水、增碳作用,逐渐固结,经过物理化学作用转变成年轻的褐煤,称为煤的成岩作用。
②煤的变质作用:年轻的褐煤在较高的温度、压力和较长的时间作用下,进一步发生物理化学变化,变成老褐煤、烟煤、无烟煤和变无烟煤的过程。