§6-1 成煤作用§6-2 煤的物质组成、性质和分类§6-3 含煤岩系及煤田,第六章 煤与含煤岩系,§6-1 成煤作用,一、成煤的原始物质,植物,,低等植物,高等植物,,,腐泥煤 D前,腐植煤,,C-P蕨类,T-J裸子,E-N被子,,,,（1）碳水化合物： 纤维素 半纤维素 植物的细胞壁 果胶质 经氧化→H2O、CO2、CH4 经水解→纤维二糖、葡萄糖 半纤维素及果胶质的化学组成和性质是与纤维素相近，但比纤维素更易水解为糖类和酸,,,,（2）木质素 是植物细胞键的主要成分，常分布于植物机械组织的细胞壁中它能增强坚固性，起支持作用木质素比纤维素稳定，不易水解当植物死亡后较易氧化为芳香酸和脂肪酸在泥炭沼泽水中，由于水和微生物的作用，木质素发生分解，并和其它化合物生成与腐植酸相似的物质因此，它是煤的原始物质中重要的有机组分3）蛋白质在植物体内，蛋白质含量所占比重不大由于它是构成植物细胞原生质的主要物质，因此在植物生存过程中起着重要作用低等植物含量高植物死亡后氧化→ H2O、CO2、CH4蛋白质水解→氨基酸 卟啉 是煤中N、S的主要来源,,（4）脂类化合物 脂类化合物主要指不溶于水，而溶于醚、苯、氯仿等有机质溶剂的有机化合物①脂肪：属长链脂肪酸的甘油脂。
低等植物含脂肪多，藻类中含量可达20％；高等植物含脂肪一般为1％～2％，大多集中于孢子、种子或茎皮、树皮中在成煤过程中被水解生成脂肪酸，脂肪酸参与成煤作用②蜡质蜡质多呈薄膜覆盖于茎、叶和果实的表皮上，具有防止水分流失和保护植物免遭伤害蜡质化学成分复杂，但化学性质稳定、不易遭受分解，在泥炭、褐煤中常见有蜡质③树脂树脂是植物分泌组织在生长过程中的分泌物质，具有保护作用 化学性质极为稳定，成煤过程中可完整保存下来,,④角质与木栓质角质与木栓质都是植物保护组织产生的物质角质是构成角质层的主要成分，它是脂肪酸脱水或聚合作用的产物，主要成分是各种角质酸木栓质是构成植物的木栓层的主要成分角质和木栓质的化学性质稳定，因而由它们形成的植物组织常保存于煤中 ⑤孢粉质孢粉质是构成植物孢子与花粉外壁的主要有机组分化学性质甚为稳定，成煤过程中可完整保存下来,,,,二、成煤作用 成煤作用—从植物遗体堆积到转变成煤的一系列 演变过程包括： 泥炭化作用 煤化作用（一）泥炭化作用阶段 1.腐泥化作用—低等植物和浮游生物遗体在湖泊和海湾环境中转变成腐泥的生物化学作用。
环境：深水物质：蛋白质、脂肪产物：富水絮状胶体（腐胶质）,,2.泥炭化作用—高等植物遗体在泥炭沼泽中经历复杂的生物化学和物理化学变化转变成泥炭的过程 环境：沼泽物质：纤维素、木质素产物：腐植酸、沥青 ①氧化环境的表层 沼泽 ②中间层 ③还原环境的底层,,在沼泽的表层，因空气流通，温度较高，含有大量的需氧性细菌的微生物，植物遗体经过氧化分解和水解作用，一部分彻底破坏，转变成气体和水分而逸去；一部分分解为较简单的有机化合物；难以分解的部分继续保留下来随着植物遗体的堆积和分解，从沼泽的表层到底层，氧化环境逐渐转化为还原环境这时氧化分解作用逐渐减弱，在厌氧细菌的参与下，发生了分解产物之间的合成作用和分解产物与未分解的植物遗体之间的相互作用，形成了新的合成物质——腐植酸和沥青质等植物组成部分在不同的转变条件下形成成分和性质不同的物质： （1）弱氧化～还原条件下发生凝胶化作用，形成腐植酸和沥青质，成为凝胶化组分。
凝胶化作用是在沼泽中，水体较为停滞，不太深的覆水条件下一方面进行生物化学变化，厌氧细菌将木质素、纤维素分解，形成腐植酸和沥青质；另一方面进行胶体化学变化，木质素组织在水浸泡下吸水膨胀，消失细胞壁和细胞腔2）在强氧化条件下，发生丝炭化作用，产生丝炭组分丝炭化物质的形成是由于氧化作用和脱氢、脱水作用它是在沼泽覆水程度起了变化，当沼泽表面变得比较干燥，氧的供给较为充分的条件下发生的氧化过程中有机物质在微生物参与下，由于失去被氧化的原子团而脱氢、脱水，碳含量相对增加当氧化到一定阶段后，植物遗体迅速转入覆水较深的弱氧化～还原条件下，或被泥砂所覆盖与空气隔绝中断了氧化作用，随后在煤化过程中转变成丝炭3）残植化作用凝胶化作用和丝炭化作用的产物在介质水流畅通，氧充足条件下，被充分分解破坏，并被流水带走，稳定组分大量富集的过程结构镜质体1（红）、树脂体（黄）,甘肃礼县任家湾，J2，延安组52煤层，透射光18,,,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,,19,,,科达木结构镜质体，径切面，显示交叉场和紧挤的纹孔,,20,,,松木结构木质体，横切面， 显示生长轮，早、晚材树脂道,,21,,,松木结构木质体，横切面， 显示薄壁细胞及胞间隙,,22,,,鳞木结构镜质体，次生木质部，梯纹管胞,,23,,,松柏—银杏结构镜质体，（木质部）横切面,,24,,,结构镜质体1，细胞腔中充填粘土,,25,,,结构镜质体1，细胞腔中充填粘土和微粒体,,26,,,结构镜质体1，细胞腔中充填树脂体,,27,,,结构镜质体，胞腔充填树脂体,,28,,,,,,,微三合煤；基质镜质体，角质体，粗粒体，微粒体,,31,,,富氢基质镜质体，角质体，碎屑壳质体,,32,,,与C同视域，显示C中各种显微组分的荧光特征,33,,,富氢基质镜质体，黑色条带状荧光体，大孢子体,,34,,,富氢基质镜质体发褐色荧光，荧光体发黄色强荧光， 大孢子体发金黄色荧光（与f同视域）,,35,,,富氢基质镜质体发褐色荧光，大孢子体发金黄色荧光， 粗粒体不发荧光,,36,,,微亮煤；基质镜质体,37,,,微镜煤，微亮煤互层；均质镜质体，树脂体，角质体,,38,,,基质镜质体（红）、树皮体和小孢子体（黄）、粗粒体（黑）,,39,,,基质镜质体、粗粒体,,40,,（二）煤化作用阶段 煤化作用－泥炭或腐泥转变成褐煤、烟 煤、无烟煤、超无烟煤的物理 化学变化过程。
包括： 煤的成岩作用 煤的变质作用,,1.煤成岩作用 由泥炭或腐泥在温度压力作用下转变成褐煤的过程—煤成岩作用 生物化学变化→物理化学变化 受压 脱水 胶结 褐煤形成时温度约40~50℃,,2.煤变质作用 褐煤在地下较高的温度和压力作用下，转变成烟煤、无烟煤的地球化学作用—煤变质作用 表现在煤的成分、结构发生一系列变化： 最为突出的是煤中的腐植酸全部消失，出现了粘结性，光泽增强，碳含量增加这时褐煤逐渐变质转化为烟煤 烟煤的形成温度约100℃,,烟煤因燃烧时冒烟而得名，一般为黑色，光泽较强，密度稍大在变质过程中，由于地质条件的不同，温度、压力的差异及煤受热持续时间的不同，导致不同变质程度的烟煤产生 通常按变质程度由低到高将烟煤分为六个阶段，即长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤贫煤烟煤的用途最广，化工、炼焦、动力、民用均可，是不可缺少的资源三、成煤的必要条件（一）植物条件—繁盛（二）气候条件—温暖潮湿（三）地理条件—适宜于大面积沼泽化（四）地壳运动条件1.均衡2.快速沉降3.控制气候、古地理、古植物条件,§6-2 煤的物质组成、性质及分类,一、煤的元素成分1．碳（C）煤中有机质的主要成分，也是煤燃烧过程中产生热量的重要元素，每一千克纯碳完全燃烧时能放出34.107MJ的热量。
煤中碳含量越多，煤的发热量越高煤中碳含量随煤的变质程度的加深而增加 2．氢（H）煤中有机质的第二个主要成分，也是煤燃烧过程中产生热量的主要元素，每一千克氢完全燃烧时能产生143.248MJ的热量，为碳元素的4.2倍 腐泥煤的氢含量比腐植煤高，氢含量随着变质程度的加深而减少3．氧（O） 氧是煤中不可燃的元素，但可以助燃煤中氧含量随煤化程度的加深而减少4．氮（N） 煤中有机质氮含量较少，主要来自植物中的蛋白质，也有一部分可能来自细菌活动的产物一般随煤化程度加深而略趋于减少5．硫（S） 将硫分为六级（GB/T15224.2-94）： 特低硫煤、 低硫分煤、 低中硫煤、 中硫分煤、 中高硫煤、 高硫分煤6．磷（P）煤中的含量极低，一般低于0.1%，最高也不高于1%其危害极大，如炼焦时可使钢材具有冷脆性7．其它元素 煤中还存在许多稀有元素及放射性元素，如锗（Ge）、镓（Ga）、铀（U）、钒（V）、砷（As）、氯（Cl）等二、煤岩成分和煤岩类型（一）宏观煤岩成分1．丝炭 颜色灰黑，形如木炭，具有明显的纤维状结构和丝绢光泽 丝炭疏松多孔，硬度小，脆度大，易染指 在煤层中多呈1~2mm厚的扁平透镜体沿层理面断续分布，分布广，但数量不多，一般不单独成层。
丝炭的挥发分产率和氢含量低，没有粘结性因空隙度大，吸氧性强，极易发生氧化和自燃性脆易碎，易形成煤尘2．镜煤 煤中颜色最黑，光泽如镜，所以称为镜煤 镜煤结构均一，贝壳状断口和垂直内生裂隙发育，易破碎成棱角状的小块 镜煤的挥发分产率和氢含量高，粘结性也强在煤层中不单独成分层，1~2mm厚，常呈透镜体状和带状散布于亮煤中，或呈细线理状散布于暗煤中3．暗煤 颜色灰黑，光泽暗淡，所以称为暗煤致密坚硬，相对密度较大，韧性也大，一般层理不清晰，断面粗糙 暗煤的成分相当复杂，含矿物质也较多，对煤质影响较大暗煤在煤层中占的比例较大，可以形成较厚的分层或单独成层4．亮煤 颜色灰黑，光泽较强，虽不如镜煤，但仍很明亮，所以称为亮煤 亮煤较脆，易碎，内生裂隙较发育，相对密度较小，均一程度不如镜煤 亮煤的各种性质多介于镜煤和暗煤之间亮煤在煤层中占有的比例较大，也可以形成较厚的分层或单独成层二）宏观煤岩类型宏观煤岩类型是根据煤的平均光泽强度、煤岩组分和数量比例划分的，作为评价观测煤的基本单位，便于了解煤的全貌在划分时是在同一剖面内按煤的平均光泽强度划分的1.光亮型煤由镜煤和亮煤组成，光泽很强条带状结构不明显，常具贝壳状断口，内生裂隙发育，脆度较大，易碎，粘结性强。
中变质的光亮型煤是最好的冶金用煤2.半亮型煤 以亮煤为主（约占50%），由镜煤、亮煤、暗煤组成，也夹有丝炭光泽仅次于光亮型煤，条带状结构明显，内生裂隙发育，常具阶梯状断口，中变质的半亮型煤粘结性也较好为最常见的宏观煤岩类型3.半暗型煤 由暗煤、亮煤组成，以暗煤为主（约占50%），有时也加有镜煤和丝炭光泽较暗，硬度、韧性、相对密度均较大，内生裂隙不发育，断口参差不齐4.暗淡型煤 主要由暗煤组成，有时也夹有镜煤和丝炭光泽微弱，结构致密，不显层理，质地坚硬，内生裂隙不发育，韧性大，断口呈参差状矿物质含量高，因而煤质较差三、煤的性质（一）煤的物理性质1.颜色和条痕2.煤的光泽变质程度越高，光泽越强3.煤的密度（1）真密度－单位体积质量（不含孔隙）（2）视密度－单位体积质量（含孔隙）（3）相对密度－与同体积水的质量之比。