煤的外表特征和生成

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1、 第一章第一章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成 n n （1 1）煤的种类和外表特征）煤的种类和外表特征 n n （2 2）煤是如何形成的？）煤是如何形成的？ 主要内容：主要内容： 第一节第一节 煤的种类和外表特征煤的种类和外表特征 1 1、煤是由植物形成的、煤是由植物形成的 煤是由植物遗体经过生物化学作用和物理化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。学作用演变而成的沉积有机岩。 1.11.1 植物的演化及种类植物的演化及种类 按进化论的观点，植物是由低级向高级逐步按进化论的观点，植物是由低级向高级逐步 演化的，植物界传统划分为四大类：藻菌植物、苔演化的，植

2、物界传统划分为四大类：藻菌植物、苔 藓植物、蕨类植物和种子植物，或将第一种称为低藓植物、蕨类植物和种子植物，或将第一种称为低 等植物，后三种称为高等植物。前三种又称为孢子等植物，后三种称为高等植物。前三种又称为孢子 植物，就是植物用孢子繁殖。而种子植物则能产生植物，就是植物用孢子繁殖。而种子植物则能产生 种子，用种子繁殖。种子，用种子繁殖。低等植物与高等植物的组成差低等植物与高等植物的组成差 别较大，且对成煤的性质有较大影响。别较大，且对成煤的性质有较大影响。 1.2 1.2 低等植物和高等植物的特点低等植物和高等植物的特点 低等植物：低等植物：包括菌类和藻类，是由单细胞和多包括菌类和藻类，是

3、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。等器官的分化。 高等植物：高等植物：包括苔藓、蕨类、裸子植物和被子包括苔藓、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。而来，构造复杂，有根、茎、叶的区别。 低等植物地衣 低等植物蘑菇 高等植物华南毛蕨 高等植物松树 1.31.3 植物演化史和主要聚煤期植物演化史和主要聚煤期 植物演化史：植物演化史：见教材见教材P P 6 6 。 我国主要聚煤期：我国主要聚煤期： 新新 生生

4、 代代 新近纪新近纪- -古近纪（约古近纪（约0.240.240.650.65亿年）亿年） 中中 生生 代代 晚侏罗世晚侏罗世- -早白垩世（约早白垩世（约1.441.44亿年）亿年） 早、中侏罗世（约早、中侏罗世（约2.032.03亿年）亿年） 晚三叠世（约晚三叠世（约2.52.5亿年）亿年） 晚古生代晚古生代 晚二叠世（约晚二叠世（约3 3亿年）亿年） 晚石炭世晚石炭世- -早二叠世（约早二叠世（约3 33.543.54亿年亿年 ） 早石炭世（约早石炭世（约3.543.54亿年）亿年） 早古生代早古生代 早寒武世早寒武世（约（约5.455.45亿年）亿年） 1.4 1.4 植物的主要化学组

5、成植物的主要化学组成 （1 1）碳水化合物（包括纤维素、半纤维素及果胶质）碳水化合物（包括纤维素、半纤维素及果胶质 ） （2 2）木质素）木质素 （3 3）蛋白质）蛋白质 （4 4）脂类化合物）脂类化合物 包括包括纤维素、半纤维素及果胶质。纤维素、半纤维素及果胶质。 纤维素：纤维素：是构成植物细胞壁的主要成分。纤维素的分子式是构成植物细胞壁的主要成分。纤维素的分子式 是是(C(C 6 6 HH10 10O O 5 5) )n n ，具长链状结构，其分子量约为，具长链状结构，其分子量约为100100万万 200200万。纤维素一般不溶于水，在溶液中能生成胶体，容万。纤维素一般不溶于水，在溶液中能

6、生成胶体，容 易水解。在活的植物中，纤维素对于微生物的作用很稳定易水解。在活的植物中，纤维素对于微生物的作用很稳定 ，但当植物死亡后，在氧化性条件下，易受微生物作用而，但当植物死亡后，在氧化性条件下，易受微生物作用而 分解成分解成COCO 2 2 、CHCH 4 4 和水。和水。在泥炭沼泽的酸性介质中，纤维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素可以分解为纤维二糖和葡萄糖等简单化合物。 半纤维素：半纤维素：的化学组成和性质与纤维素相近，的化学组成和性质与纤维素相近，但比纤维素但比纤维素 更易分解或水解为糖类和酸更易分解或水解为糖类和酸。 果胶：果胶：糖的衍生物，

7、呈果冻状。糖的衍生物，呈果冻状。在生物化学作用下，水解在生物化学作用下，水解 成一系列单糖和糖醛酸成一系列单糖和糖醛酸。 1.4.1 1.4.1 碳水化合物碳水化合物 1.4.2 1.4.2 木质素木质素 木质素也是植物细胞壁的主要成分，常分布在植物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 是具有是具有苯基丙烷芳香结构的高分子聚合物苯基丙烷芳香结构的高分子聚合物，含甲氧基、羟，含甲氧基、羟 基等官能团。木质素的单体以不同的链连接成三度空间的基等官能团。木质素的单体以不同的链连接成三度空间的

8、 大分子，比纤维素稳定，大分子，比纤维素稳定，不易水解，易于保存下来不易水解，易于保存下来。在泥。在泥 炭沼泽中，炭沼泽中，在水和微生物作用下发生分解，与其他化合物在水和微生物作用下发生分解，与其他化合物 共同作用生成腐植酸类物质，这些物质最终转化成为煤共同作用生成腐植酸类物质，这些物质最终转化成为煤。 所以木质素是植物转变为煤的原始物质中最重要的有机组所以木质素是植物转变为煤的原始物质中最重要的有机组 分。分。 木质素，其组成因植物的种类不同而异，见图。木质素，其组成因植物的种类不同而异，见图。 针叶树的松柏醇落叶树的芥子醇 乔木的香豆醇 1.4.3 1.4.3 脂类化合物脂类化合物 脂类化

9、合物是指不溶于水而溶于醚、苯、氯仿等有机脂类化合物是指不溶于水而溶于醚、苯、氯仿等有机 溶剂的有机化合物。在植物中脂类化合物主要有以下几种。溶剂的有机化合物。在植物中脂类化合物主要有以下几种。 脂肪：脂肪：属于长链脂肪酸的甘油酯。属于长链脂肪酸的甘油酯。高等植物中含量少高等植物中含量少(1-(1- 2%)2%)，低等植物含量高，低等植物含量高(20%(20%左右左右) )。在生化作用下在酸性在生化作用下在酸性 或碱性溶液中分解生成脂肪酸和甘油，参与成煤作用。或碱性溶液中分解生成脂肪酸和甘油，参与成煤作用。 蜡质：蜡质：主要是长链脂肪酸与含有主要是长链脂肪酸与含有24242626个碳原子的高级个

10、碳原子的高级 一元醇形成的脂类，化学性质稳定，不易受细菌分解。一元醇形成的脂类，化学性质稳定，不易受细菌分解。 树脂树脂: : 树脂是植物生长过程中的分泌物，当植物受伤时，树脂是植物生长过程中的分泌物，当植物受伤时， 胶状的树脂不断分泌出来保护伤口。针状植物含树脂较多，胶状的树脂不断分泌出来保护伤口。针状植物含树脂较多， 低等植物不含树脂。树脂不溶于有机酸，不易氧化，微生物低等植物不含树脂。树脂不溶于有机酸，不易氧化，微生物 也不能破坏它，因此能很好地保存在煤中。也不能破坏它，因此能很好地保存在煤中。 角质和木栓质、孢粉质：角质和木栓质、孢粉质：化学性质十分稳定，不溶于有机酸化学性质十分稳定，

11、不溶于有机酸 ，微生物也难以作用，在成煤过程中能保存下来。，微生物也难以作用，在成煤过程中能保存下来。 1.4.4 1.4.4 蛋白质 蛋白质：蛋白质：由若干个氨基酸结合而形成的结构复杂的高由若干个氨基酸结合而形成的结构复杂的高 分子。由于含羧基和羟基，蛋白质具有酸性和碱性官能分子。由于含羧基和羟基，蛋白质具有酸性和碱性官能 团，强烈亲水性胶体。团，强烈亲水性胶体。 高等植物中蛋白质含量少；低等植物中蛋白质含量高等植物中蛋白质含量少；低等植物中蛋白质含量 高高。 植物死亡后，完全氧化条件下，蛋白质完全分解为植物死亡后，完全氧化条件下，蛋白质完全分解为 气态物质；气态物质；在泥炭沼泽和湖泊的水中

12、，蛋白质分解成氨在泥炭沼泽和湖泊的水中，蛋白质分解成氨 基酸、喹啉等含氮化合物，参与成煤作用，基酸、喹啉等含氮化合物，参与成煤作用，但对煤的性但对煤的性 质没有决定性的影响。质没有决定性的影响。 煤中硫、氮元素的来源之一。煤中硫、氮元素的来源之一。 1.4.5 1.4.5 不同植物化学组成的差异性 植 物碳水化合物木 质 素蛋 白 质脂类化合物 细 菌 绿 藻 苔 藓 蕨 类 草 类 松柏及阔叶树 1228 3040 3050 5060 5070 6070 0 0 10 2030 2030 2030 5080 4050 1520 1015 510 17 520 1020 810 35 510

13、13 木 本 植 物 的 不 同 部 分 木质部 叶 木 栓 孢粉质 原生质 6075 65 60 5 20 2030 20 10 0 0 1 8 2 5 70 23 58 2530 90 10 1.5 1.5 煤炭的成因类型煤炭的成因类型 根据形成煤炭的物质基础划分煤炭的类型称为成因类型。主根据形成煤炭的物质基础划分煤炭的类型称为成因类型。主 要是：要是：腐植煤、腐泥煤、残植煤腐植煤、腐泥煤、残植煤。 （1 1）腐植煤：）腐植煤： 由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质 变化作用生成。自然界中分布最广，蕴藏量最大。煤化学的变化作用生成。自然界中分布最

14、广，蕴藏量最大。煤化学的 主要研究对象。主要研究对象。 （2 2） 腐泥煤：腐泥煤： 主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成 。储量大大低于腐植煤，工业意义不大。储量大大低于腐植煤，工业意义不大。 （3 3） 残植煤：残植煤： 由高等植物残骸中对生物化学作用最稳定的组由高等植物残骸中对生物化学作用最稳定的组 分分( (孢子、角质层、树皮、树脂孢子、角质层、树皮、树脂) )富集而成。残植煤在自然界富集而成。残植煤在自然界 中的储量很少，常呈薄层或透镜体夹在腐植煤中。中的储量很少，常呈薄层或透镜体夹在腐植煤中。 （4 4）腐植腐泥煤：）腐植腐泥煤：由高等植

15、物、低等植物共同形成的煤。由高等植物、低等植物共同形成的煤。 第第2 2节节 煤的生成煤的生成 1 1、 成煤的条件和环境成煤的条件和环境 煤炭的生成，必须有气候、生物、地理、煤炭的生成，必须有气候、生物、地理、 地质等条件的相互配合，才能生成具有工业利用地质等条件的相互配合，才能生成具有工业利用 价值的煤炭矿藏。这些条件包括：价值的煤炭矿藏。这些条件包括： （1 1） 大量植物的持续繁殖大量植物的持续繁殖( (生物、气候的影响生物、气候的影响 ) ) （2 2）植物遗体不能完全氧化适合的堆积场）植物遗体不能完全氧化适合的堆积场 所所( (沼泽、湖泊沼泽、湖泊等等) ) （3 3）地质作用的配

16、合（地壳的）地质作用的配合（地壳的沉降运动沉降运动形形 成上覆岩层和顶底板成上覆岩层和顶底板多煤层多煤层） 2 2、 成煤作用过程成煤作用过程 由高等植物转化为腐植煤要经历复杂而漫长的过程，一由高等植物转化为腐植煤要经历复杂而漫长的过程，一 般需要几千万年到几亿年的时间。整个成煤作用可划分为两个般需要几千万年到几亿年的时间。整个成煤作用可划分为两个 阶段：即阶段：即泥炭化作用泥炭化作用过程和过程和煤化作用煤化作用。图示如下：。图示如下： 煤化程度的概念：在褐煤向烟煤、无烟煤转化的进程中 ，由于地 质条件和成煤年代的差异，使煤处于不同的转化阶段。煤的这种 转化阶段称为煤化程度，有时称为变质程度，或煤级(Rank)。按 煤化程度由低到高依次是：褐煤、烟煤（长焰煤、气煤、肥煤、 焦煤