1,第二章 泥炭化作用和腐泥化作用,泥炭化作用残植化作用腐泥化作用泥炭成分、性质的影响因素煤的成因分类,2,1、泥炭化作用的特点 定义：泥炭化作用是植物物质经受生物化学分解及合成的复杂过程，最终形成泥炭的作用 属性: 也是—种植物物质的生物化学分解作用，它与水解作用、氧化与还原作用有关 条件: 发生于覆水地区的水位以下，即与大气局部沟通的状态下泥炭化作用的直接产物除了泥炭以外，分解出的气态产物有二氧化碳、水、沼气和少量氮一、泥炭化作用（重点）,第一节 泥炭化作用,3,一、泥炭化作用（重点）,2、泥炭沼泽的垂直剖面氧化环境的表层、中间层及还原环境的底层泥炭沼泽表层又称为泥炭形成层：植物的氧化分解和水解作用主要是在泥炭沼泽表层进行泥炭沼泽表层含有大量微生物，随深度变化喜氧细菌与厌氧细菌呈规律性变化,4,3、泥炭沼泽化阶段划分——两个阶段第一阶段，植物遗体中的有机化合物，经过氧化分解和水解作用，转化为简单的化学性质活泼的化合物；第二阶段，分解产物相互作用进一步合成新的较稳定的有机化合物，如腐植酸、沥青质等这一过程称为腐植化作用一、泥炭化作用（重点）,5,植物转变为泥炭后，植物中含有的蛋白质在泥炭中消失了，木质素、纤维素等在泥炭中很少，而产生了植物中没有的大量腐植酸。
元素组成中，泥炭的碳含量比植物增高，氮含量有所增加，而氧含量减少说明泥炭化过程中，植物的各种有机组分发生了复杂的变化，变成新的产物这些产物的组分和性质与原来植物的组分和性质是不同的一、泥炭化作用（重点）,6,1）生物化学分解作用 在生物化学分解作用中，植物组织的各种有机组分的抗分解能力各不相同，最易分解的是:原生质→脂肪、果胶质、纤维素、半纤维素→木质素、木栓质、角质、孢粉质、蜡质和树脂一、泥炭化作用（重点）,7,（1）纤维素易于被强无机酸水解或被喜氧和厌氧细菌、真菌等菌类所分解2）半纤维素水解后形成简单的单糖、己糖、戊糖，进而在充氧的条件下单糖变为CO2和H2O，在缺氧条件下，由于微生物作用，形成沼气3）木质素中有甲氧基官能团，具有芳烃特征，抵抗分解能力较强，只有在菌类和其他微生物作用下分解4）脂肪分解成甘油和较复杂的脂肪酸，在菌类及细菌活动下可在分解成简单的脂肪酸、 CO2和H2O,也可分解出沼气5）蜡质、树脂等抵抗化学和微生物的分解作用能力最强一、泥炭化作用（重点）,8,2）生物化学合成作用 定义：形成若干新的有机物质，其中最主要的就是构成泥炭特征性组分的腐植酸黄褐色塑性物质，具胶体特征） 注意：腐植酸不是单一的有机化合物，而是一组由近似的、分子大小不等且结构不一的羟基芳香羧酸组成的复杂混合物。
这种复杂混合物的形成作用，称为腐植化作用一、泥炭化作用（重点）,9,3）腐植化作用 是泥炭化过程较为重要的作用，它不是一种生物作用，而是在泥炭表面或近表面的泥炭形成层中，由缓慢的氧化作用所引起的一种化学作用，其结果是腐植物质的形成一、泥炭化作用（重点）,10,4、泥炭沼泽有机组分：腐植酸：是泥炭沼泽中的主要成分；沥青质：合成作用形成，也可以由树脂、蜡质、孢粉质转化而来；未分解或未完全分解的纤维素、半纤维素、果胶质和木质素；变化不大的稳定组分：如角质膜、树脂、孢粉等一、泥炭化作用（重点）,11,二、凝胶化作用（重点）,1、凝胶化作用的特点 概念：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 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 植物的木质纤维组织一方面进行生物化学变化，一方面进行胶体化学变化，二者同时发生和进行导致物质成分和物理结构两方面都发生变化12,二、凝胶化作用（重点）,2、生物化学凝胶化作用：植物的木质纤维组织在沼泽水的浸泡下，吸水膨胀，并通过真菌和细菌的作用在形成腐植酸等物质的同时，还经历着一个胶体化学变化：①既有因微生物活动而引起的化学成分的变化；②又有胶体化学的变化，故全称应为“生物化学凝胶化作用”。
13,二、凝胶化作用（重点）,3、凝胶化作用的产物 凝胶化作用进行的强烈程度不同:产生了形态和结构不同的凝胶化物质 (1)如果植物组织的细胞壁在变化过程中只发生了微弱的膨胀，则植物的细胞组织仍能保持规则的排列，细胞腔明显 (2)凝胶化作用的程度不同，产生的凝胶化物质的结构和形态亦不同，再经过煤化作用的转化，则形成不同的显微组分14,三、丝炭化作用（重点）,1.概念: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 2.物质:丝炭化物质和凝胶化物质一样，主要也是由植物的木质纤维组织转变而形成的;从有机组成来看主要也是植物细胞壁中的木质素和纤维素15,三、丝炭化作用（重点）,3.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.,16,三、丝炭化作用（重点）,4.几种学说 (1)“森林火灾说”，即认为丝炭是古代沼泽森林起火后造成的木炭状残余物转化而成的2)丝炭化物质的形成主要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，氧的供应较为充分的情况下发生的。
17,三、丝炭化作用（重点）,特点:①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 ②部分丝炭没有经过明显地凝胶化作用，因而植物细胞结构几乎未经膨胀变形，仍然保留完整的植物组织结构18,三、丝炭化作用（重点）,5、丝炭化作用过程的复杂性 自然界所见煤的结构、构造往往是十分复杂的，常看到煤的不同岩石类型的频繁交替，有一些丝炭化物质首先曾经历过不同程度的凝胶化作用，而后由于环境发生变化(特别是覆水程度的变化)，又发生丝炭化作用19,三、丝炭化作用（重点）,注意: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,20,四、泥炭的积累速度,泥炭的积累与大气和土壤的温度密切有关温度影响植物的生长速度和生长量；温度影响微生物的繁殖和活动，从而影响植物死亡后的分解速度21,四、泥炭的积累速度,泥炭的积累2.与植物类型、沼泽富水程度、介质酸碱性及微生物活动对植物遗体分解速度等多因素有关。
3.地质历史时期地质特征，如构造、气候等也会影响到泥炭沼泽的发育22,第二节 残植化作用,1.残植化作用的概念 当泥炭化过程中水介质流通较畅，长期有新鲜氧供给的条件下，凝胶化作用和丝炭化作用的产物被充分分解破坏，并被流水带走，稳定组分大量集中的过程称为残植化作用23,第二节 残植化作用,2.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,稳定组分聚集原地生成方式,24,3.异地残植煤 残植煤的形成也有异地生成的方式如在泥炭被搬运过程中，大部分凝胶化组分和丝碳化组分被破坏，而稳定组分相对得以富集，从而形成残植煤第二节 残植化作用,25,第三节 腐泥化作用,1.腐泥化作用的概念 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.腐泥化作用形成的环境和条件 (1)水体较深:湖泊、沼泽水深地带及泻湖、海湾和浅海等水体. (2)还原环境:滞流、还原环境 (3)厌氧微生物参与 (4)低等植物(藻类)和浮游生物,26,第三节 腐泥化作用,3.腐泥化作用的产物 腐泥化作用的产物主要是富含水分的有机软泥---腐泥。
(1)气态产物:在腐泥化过程中，形成的气态产物主要有CH4、NH3、N2O、N2、H2S和CO2 (2)富含氢的液态或固态沥青质物质—源岩27,第三节 腐泥化作用,4.腐泥化作用的程度不同形成不同的煤岩组分 腐泥化作用的程度不同，形成腐泥的原始物质的腐解程度亦不尽相同，有的保存或部分保存原生的低等植物组织形态或结构，有的则被彻底分解，形成的腐泥煤其显微组分的特征也不相同28,第四节 泥炭成分、性质的影响因素,植物群落 营养供应 介质的酸度 介质的氧化还原条件,29,一、植物群落 植物是成煤的原始质料，因此植物群落不同就会影响泥炭的性质1、木本植物构成的森林沼泽：由于植物本身富含木质纤维组织，在其他条件适合时就容易形成凝胶化物质较多的泥炭－ 地史上石炭纪温湿气候带的森林沼泽，盛产鳞木、封印木等具有粗大树干的木本植物该聚煤期形成的煤在世界许多煤田中都以富光亮型煤为特征，这固然取决于当时的堆积环境，但植物群落的特征也是一个重要前提第四节 泥炭成分、性质的影响因素,30,2、芦苇沼泽：由于其植物组成缺乏木质素，含较多的纤维素和蛋白质，这些不稳定的成分容易被分解破坏，从而使稳定组分富集，成煤后形成富含稳定组分(壳质组)的煤。
3、苔藓植物：由于其富含防腐剂(酚)，故抗分解的能力很强，在苔藓泥炭中就保留了较多的不稳定的纤维素和半纤维素；在组成上可以看到细碎屑状的地苔和由混生的针叶树形成的凝胶化物质的条带第三节 泥炭成分、性质的影响因素,31,二、营养供应 根据沼泽对植物所需的营养供应分为滋育的、中滋育的和低滋育的三种类型，其所形成的泥炭相应地称为富营养型泥炭、中营养型泥炭和贫营养型泥炭1、富营养型泥炭：由地下水供给的低位沼泽通常是滋育沼泽，因为地下水带来了大量矿物质，有利于植物的大量繁殖这种沼泽形成的富营养型泥炭的灰分一般较高我国的第四系泥炭中90％属于这种类型地史上各成煤期的沼泽亦以滋育沼泽为主第四节 泥炭成分、性质的影响因素,32,二、营养供应2、贫营养型泥炭：由大气降水补给的高位沼泽，由于缺乏矿物质，故属低滋育沼泽在这种沼泽中钙、磷酸、碳酸钾、氮等仅是低位沼泽的1／5左右由于矿物质少，泥炭化作用所产生的腐植酸不易形成腐植酸盐，因而腐植酸逐渐积累，并使沼泽水的酸度增强，微生物活动减弱，形成酸性较高的泥炭，其中常具有保存完好的植物结构，转变而成的煤低硫、低灰，易于提取大量的沥青质3、中位沼泽：其营养供应条件介于二者之间，属中滋育沼泽。
第四节 泥炭成分、性质的影响因素,33,三、介质的酸度 沼泽水的酸度直接影响细菌的生存和活动，因面对泥炭化作用有重要影响介质酸度越高愈不利于细菌的生存；中性至偏弱碱性的介质(PH值7.0~7.5)最利于细菌的繁殖；特别是当含钙离子的水与充分的氧共同存在时，细菌活动最盛 细菌的活动程度影响植物遗体在沼泽水中的分解程度和化学变化细菌活动愈强烈，分解作用进行得愈充分，原来的植物结构保存得愈差，所形成的凝胶化物质常是无结构的这种情况下形成的煤挥发分较高，焦化过程中软化温度低，粘结性也较好第四节 泥炭成分、性质的影响因素,34,四、介质的氧化还原条件 沼泽中氧的供给情况决定了介质的氧化还原条件，从而对细菌的种类和活动情况有重要影响，从而影响着生物化学作用的强烈程度，进而影响到泥炭的组成和性质 泥炭表层，植物遗体直接和大气中的氧接触，容易受到较强的氧化而产生贫氢的丝炭；而在停滞的沼泽水的覆盖下，氧的供应受到限制，容易产生富含镜质组的煤；当地下水或地表水长期缓慢地流入沼泽时，带来了新鲜的氧，并将分解产物带走，植物遗体受到强烈破坏，稳定组分即相对富集，容易形成残植煤。