煤地质

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。随浮毯的加大积厚向水中沉没，死亡的植物残体沉入湖底，转化为泥炭。使湖底填积加高，渐渐与浮毯相连，浮毯不断向湖心扩展造成湖泊的淤浅而萎缩 ⑶ 小河泥炭沼泽化模式 与第一种模式近似，呈带状，植物分带不明显，往往在流速最小的河段河底开始生长水生植物，植物繁茂后，由于河床的糙度增加，流速减小，于是在河面及河边出现漂浮植物，在水中充氧不足的条件下，积累起泥炭，使整个河道泥炭沼泽化。

3. 泥炭沼泽划分类型，并分析它们之间区别。★

低位泥炭沼泽 （ 表面是原有的地表低洼形态。地表水和地下水为丰富水源补给，矿物质养分丰富。沼泽为中性或微碱性，植物需养分较多。高等植物容易大量繁殖，为泥炭形成提供了有利条件。形成的泥炭，灰分较高，沥青质含量低，焦油产出率较低。富营养泥炭沼泽）

低位泥炭沼泽特点： ① 多处于泥炭沼泽发展的初期。表面由于泥炭的积累不厚，且尚未改变原有的低洼形态。 ② 具有丰富的水源补给，潜水位较高或地表有积水，溶于水中的矿物质养分丰富。 ③ 沼泽环境多为中性或微碱性。 ④ 由于低位泥炭沼泽富营养，所以有人称为富营养泥炭沼泽。因此高等植物大量繁殖。 ⑤ 泥炭灰分较高，沥青质含量低，焦油产出率较低。

⑥ 我国第四纪泥炭形成于这种类型的沼泽约占90％，在地史中各成煤期内也大多形成于这种泥炭沼泽类型。

中位泥炭沼泽 （泥炭沼泽的表面趋于平坦或中部轻微凸起，地表水和地下水中 的水分和养分被部分吸收达到中心地带时，潜水位变低、营养状况变差，泥炭 层也处于中性到微酸性，植被以中等养分植物为主。中营养泥炭沼泽）

中位泥炭沼泽的特点：这类泥炭沼泽多出现于低位与高位沼泽的过渡时期，在特征与性质上具有过渡特点，因此又称为过渡类型或中营养泥炭沼泽。

高位泥炭沼泽 特点：处于泥炭沼泽演化的后期。 沼泽主要是由大气降水补给，水中缺少矿物质养分，又称为贫营养泥炭沼泽。由于中心地带植物残体分解速度慢，与沼泽周边相比，使得泥炭增长速度快，于是形成了中部高出周边的剖面形态。这类沼泽生长的植物多为草本或藓类植物。

4. 讨论植物遗体或泥炭形成与堆积的主要假说及其依据，结合泥炭沼泽类型。★ 对于植物残体的堆积方式存在着原地生成与异地生成的不同观点。 ㈠原地生成说或称为“原地堆积说” 原地生成说认为，造煤植物的残骸堆积于植物繁衍生存的泥炭沼泽内，没有经过搬运，在原地堆积并转变为泥炭，最终成煤。

主要依据：（1）代泥炭沼泽（湿地）繁殖大量植物，在原地堆积形成泥炭，且没有发现被搬运的迹象；

⑵煤层底板中有垂直的根系化石，煤层底板为植物生长的土壤； ⑶煤层中陆源碎屑矿物比较少； ⑷大多数煤层厚度比较稳定，在大面积范围内可以对比，说明当时成煤环境是一种稳定的环境。煤层可以作为标志层进行大范围对比。

㈡异地生成说（异地堆积说） 异地生成说认为，泥炭层形成的地方，即植物残体大量堆积的地方并不是成煤植物生长的地方，植物残体从生长地经过长距离搬运后，再在浅水盆地、泻湖、三角洲地带堆积而成。

依据是 ①在现代的三角洲地带(如亚马逊河、刚果河等)，常可见到从上游原始森林区带来的大量漂木，②在湖泊中见到漂浮的泥炭层，③某些煤田内曾见有树根朝上倒置的树化石④煤中中混有大量矿物杂质，⑤煤层底板岩性与煤层在沉积上有大的差异，如煤层底板为石灰岩等化学沉积等。

㈢微异地生成说（或称“亚原地生成说”） 泥炭沼泽内部植物残体、部分泥炭受冲刷搬运并重新堆积的现象比较常见。 如河漫滩沼泽、三角洲平原沼泽受河水泛滥的影响，以及滨海沼泽受海潮、风暴潮的影响，都可能造成沼泽内部的局部搬运和重新堆积现象。为“微异地生成”或“亚原地生成” (Stach等)。

在微异地生成的煤片中，常见植物结构组分破碎、微细斜层理和微波状细层理，以及各种煤岩显微组分的碎屑体和原有植物组织的氧化现象和大量矿物杂质的混入等。

第二章 1.什么是泥炭化作用、腐泥化作用？ 高等植物死亡以后，经丝炭化作用和凝胶化作用变成泥炭的生物化学作用过程叫做泥炭化作用

低等植物(藻类)和浮游生物遗体在滞流还原环境和厌氧微生物参与下，经过复杂的生物化学变化形成的富含水分的有机软泥(腐泥) 的过程称为腐泥化作用。

2.什么是凝胶化作用、丝炭化作用？ 凝胶化作用的特点：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。

丝炭化作用：植物物质应受的氧化分解、脱水、脱氢及增碳化过程称为丝炭化作用。 3.比较凝胶化作用、丝炭化作用与残植化作用发生地条件？

★

凝胶化作用 条件:①较为停滞的、不太深的覆水条件下，②弱氧化至还原环境，③厌氧细菌的参与。

残殖化作用形成的的环境和条件 (1)泥炭沼泽是开放型的,水介质具有流动特性; (2)长期有新鲜氧供应,发生氧化作用; (3)泥炭化形成的物质一部分被带走,稳定组分聚集。

丝炭化作用形成环境:①沼泽覆水程度发生变化; ②沼泽表面变得比较干燥，氧的供应较为充分; ③氧化过程中有机物在微生物参与下由于失去被氧化的原子团而脱氢、脱水，碳含量相对地增加

（Attention:凝胶化作用与丝炭化所发生环境不同：凝胶化作用是在弱氧化至还原环境下形成，丝炭化作用是在氧化环境中发生，后迅速转入弱氧化或还原环境下。经历作用不同，成分不一样：部分丝炭没有经历凝胶化作用，细胞结构几乎未经历膨胀变形，保持了植物的组织结构。同一植物遗体可以经历两种不同的过程，形成相应的组分）

第三章 煤化作用 1.煤化作用划分为几个阶段，各具哪些特点，其关键因素是什么？ （一）煤的成岩作用 成岩作用特点 A、成岩作用的化学作用结果①泥炭内的腐植酸、腐植质分子侧链上的亲水官能团，以及环氧数目不断地减少，形成各种挥发性产物;②碳含量增加，氧和水分含量减少—脱水。 碳元素主要集中于稠环中。稠环的结合力强，具较大的稳定性 B、煤的物理煤化作用 主要反映在发生了物理胶体反应，即成岩凝胶化作用，从而使未分解或未完全分解的木质纤维组织，不断转变为腐植酸、腐植质，使已经形成的腐植酸、腐植质变为黑色具有微弱光泽的凝胶化组分。 成岩作用中，丝炭化组分和稳定组分也发生变化。

(二) 煤的变质作用 煤的变质作用特点：①腐植物质进一步聚合，腐植酸进一步减少，使腐植物质由酸性变为中性，出现了更多的腐植复合物;②失去大量的含氧官能团(如羧基—COOH和甲氧基—OCH3)。③结束成岩凝胶化作用，形成凝胶化组分(煤岩);④植物残体已不存

在，稳定组分发生沥青化作用

煤化作用特点：1、煤在连续地系列演化过程中，可明显地显现出增碳化(相对)趋势2、随着煤化作用进程,煤的有机分子表现为结构单一化趋势3、随着煤化作用进程,煤的有机为分子结构表现为致密化和定向排列的趋势4.随着煤化作用进程,煤显微组分性质呈现为均一性趋势。5.煤化作用是一种不可逆的反应。6、煤化作用的发展是非线性的，表现为煤化作用的跃变，简称煤化跃变。

煤化作用的关键因素：温度 时间 压力 2.煤化跃变及其特点有哪些？

亮褐煤→长焰煤→气煤→肥煤→焦煤→瘦煤→贫煤→无烟煤→变无烟煤 褐煤 Ⅰ 烟煤 无烟煤 （1）第一次跃变（Ⅰ）：发生在长焰煤开始阶段 与石油开始形成阶段相当。即与生油阶段相当。特点是：发生沥青化作用：生成沥青质。

Ⅱ 烟煤 （2）第二次煤化跃变（Ⅱ）出现在肥煤到焦煤阶段 镜质体反射率Romax＝1.3％对应于石油的“死油线”

第二次煤化跃变（Ⅱ）特点(8个方面)： ①煤中甲烷的大量逸出，释放出大量的氢。富氢的侧链和键的大量缩短及减少； ②煤的比重下降到最小值； ③煤的显微孔隙度逐渐缩小，水分减少。到焦煤阶段腐植凝胶基本上完成了脱水作用，水分和孔隙度都达到了最低值；