Chaprt 1：Coal Formation      Main contents：     （1）What is the material for coal formation？     （2）How was coal formed？ 第一节  成煤物质(Materials of coal formation) 第二节   成煤的条件和环境 surroundings         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价值的煤炭矿藏。这些条件包括：  （1） 大量植物的持续繁殖 (生物life-form、气候climate的影响)  （2）植物遗体不能完全腐烂－－适合的堆积场所 (沼泽、湖泊swamps and lakes等)  （3）地质作用的配合（地壳的沉降运动subside－－形成上覆岩层和顶底板－－多煤层） 第三节   成煤作用过程  1   泥炭化作用peatification         泥炭化作用的概念：高等植物死亡后，在生物化学作用下biochemical reactions，变成泥炭的过程称为泥炭化作用。         在这一阶段，植物首先在微生物作用下，分解和水解为分子量较小的性质活泼的化合物，然后小分子化合物之间相互作用，进一步合成新的较稳定的有机化合物，如腐植酸humic acid、沥青质pitch等。         植物经泥炭化作用成为泥炭，在两方面发生巨大变化： 2    煤化作用  Coalification          煤化作用包括成岩作用和变质作用两个连续的过程。 2.1  成岩作用diagenesis               泥炭在沼泽中层层堆积，越积越厚，当地壳下降速度较大时，泥炭将被泥沙等沉积物覆盖。在上覆沉积物sedimentary cover的压力作用下，泥炭发生了压紧、失水、胶体老化、固结等一系列变化，微生物的作用逐渐消失，取而代之的是缓慢的物理化学作用。这样，泥炭逐渐变成了较为致密的岩石状的褐煤。  2.2    变质作用  metamorphism         当褐煤层继续沉降到地壳较深处时，上覆岩层压力不断增大，地温不断增高，褐煤中的物理化学作用速度加快，煤的分子结构和组成产生了较大的变化。碳含量明显增加，氧含量迅速减少，腐植酸也迅速减少并很快消失，褐煤逐渐转化成为烟煤。随着煤层沉降深度的加大，压力和温度提高，煤的分子结构继续变化，煤的性质也发生不断的变化，最终变成无烟煤。 大地构造（地壳运动）： 提供成煤作用缓慢而均匀的沉降运动（均衡补偿）和成煤坳陷。地壳的剧烈或过缓沉降运动都不利于厚层泥炭层的形成，植物的堆积和地壳的沉降的平衡，决定泥炭层形成厚度。  影响煤性质因素： 堆积方式(原地生成的、异地生成的)；形成泥炭的植物群落；沉积环境（浅沼的，湖沼的，微咸水-咸水，富含钙质的）；养分供给（富养分的，贫养分的）；pH值，细菌活动性，硫的供给；氧化还原电位（需氧的，厌氧的）。 什么是沼泽?         沼泽是在一定的气候、地貌和水文条件下，常年积水或极其潮湿的地段，内有大量植物生长和堆积。     沼泽的分类 （1）按水分补给来源的不同，可划分为三种类型：           低位沼泽：主要由地下水补给、潜水面较高的沼泽；       高位沼泽：主要以大气降水为补给来源的泥炭沼泽；       中位沼泽或过渡沼泽：兼有低位沼泽和高位沼泽的特点，其水源部分由地下水补给，部分又由大气降水补给的沼泽。  （2）根据沼泽距离海岸的远近，分为近海泥炭沼泽与内陆泥炭沼泽。 （3）根据水介质的含盐度，沼泽又可分为淡水的、半咸水的和咸水的。   湖沼演化中泥炭和淤泥形成示意图 * * * 高等煤化学 Advanced Coal  Chemistry    张双全 1、煤是由植物（ plant ）形成的                    煤是由植物遗体（plant debris）      经过生物化学作用（biochemcal reaction）      和物理化学作用（physical-chemcal reaction）      演变而成的沉积有机岩（ Sedimentary organic rock）。   1.2  低等植物和高等植物的特点(characteristics)           低等植物(Lower Plants)：包括菌类和藻类，是由单细胞和多细胞构成的丝状体或叶状体植物，没有根、茎、叶等器官的分化。          高等植物(Higher Plants) ：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而来，构造复杂，有根、茎、叶的区别。 低等植物——海带 kelp 低等植物——地衣(lichen) 低等植物——蘑菇  mushroom 高等植物——蕨类植物  ferns 高等植物——松树 pine 1.4  植物的主要化学组成   (constituents)      （1）碳水化合物（ carbohydrates ）（2）木质素（ lignins ） （3）蛋白质（ proteins ） （4）脂类化合物（ lipids/fatty compounds ） 包括纤维素、半纤维素及果胶质。             纤维素(cellulose)：是构成植物细胞壁的主要成分。纤维素一般不溶于水，在溶液中能生成胶体，容易水解。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。            半纤维素(hemi-cellulose)：化学组成和性质与纤维素相近，但比纤维素更易分解或水解为糖类和酸。            果胶(pectin / pectic substance)：糖的衍生物，呈果冻状。在生物化学作用下，可水解成一系列单糖和糖醛酸。  max.book118.com 碳水化合物（ carbohydrates ）  max.book118.com  木质素 Lignin              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，木质素是具有苯基丙烷芳香结构的高分子聚合物，含甲氧基methoxyl 、羟基hydroxyl等官能团。木质素的单体以不同的链连接成三度空间的大分子，比纤维素稳定，不易水解，易于保存下来。在泥炭沼泽中，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。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。 针叶树的松柏醇 落叶树的芥子醇 乔木的?－香豆醇         木质素，其组成因植物的种类不同而异，见图。 max.book118.com   脂类化合物 lipids/fatty compounds               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。        脂肪(fat)：属于长链脂肪酸的甘油酯。高等植物中含量少(1-2%)，低等植物含量高(20%左右)。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。   蜡质(wax) ：主要是长链脂肪酸与含有24～26个碳原子的高级一元醇形成的脂
chap1煤的的形成.ppt