2023/5/141煤地質(zhì)學第二章

泥炭化作用和腐泥化作用第一頁，共四十五頁。2023/5/142第二章泥炭化作用和腐泥化作用引言⒈成煤作用：

煤是植物遺體經(jīng)過復雜的生物、地球化學、物理化學作用轉(zhuǎn)變而成的。從植物死亡、堆積到轉(zhuǎn)變成為煤是經(jīng)過一系列的演化過程的，這個過程稱為成煤作用。第二頁，共四十五頁。2023/5/143第二章泥炭化作用和腐泥化作用引言⒉成煤作用的階段：

成煤作用大致上可以分為兩個階段：一是植物在泥炭沼澤、湖泊或淺海中不斷繁殖，其遺體在微生物參與下不斷被分解、化合、聚積的過程。在這個階段起主導作用的是生物地球化學作用，低等植物經(jīng)過生物地球化學作用形成孚泥，高等植物就形成泥炭，因此成煤第一階段可稱為腐泥化階段或泥炭化階段。第三頁，共四十五頁。2023/5/144第二章泥炭化作用和腐泥化作用引言⒉成煤作用的階段：當已經(jīng)形成的泥炭和腐泥，由于地殼的下沉等原因而被上覆沉積物所掩埋時，成煤作用就轉(zhuǎn)入第二個階段—即煤化作用階段，在這個階段就是泥炭、腐泥在以溫度和壓力為主的作用下變化為煤的過程。第四頁，共四十五頁。2023/5/145第二章泥炭化作用和腐泥化作用§1泥炭化作用第五頁，共四十五頁。2023/5/146第二章泥炭化作用和腐泥化作用一、植物的破壞、分解⒈腐朽作用高等植物死亡后轉(zhuǎn)化為泥炭，低等植物死亡后轉(zhuǎn)變?yōu)楦?，都?jīng)過了復雜的生物化學作用。

植物有機殘骸在充足的大氣中將完全分解，其最終的主要產(chǎn)物是二氧化碳和水。植物物質(zhì)中只有樹脂、蠟質(zhì)仍在地表被保留下來。在這種條件下，植物物質(zhì)所遭受的生物化學氧化分解，稱為腐朽作用。第六頁，共四十五頁。2023/5/147第二章泥炭化作用和腐泥化作用一、植物的破壞、分解⒉腐敗作用：腐敗作用出現(xiàn)在與大氣不能充分溝通，而植物物質(zhì)充分被水浸潤的條件下，此時有機物質(zhì)未能完全分解，其最終產(chǎn)物雖仍為CO2和H2O，但仍留存富碳的殘骸，形成暗色的腐植物質(zhì)。第七頁，共四十五頁。2023/5/148第二章泥炭化作用和腐泥化作用二、泥炭化作用泥炭化作用是植物物質(zhì)經(jīng)受生物化學分解及合成的復雜的過程。最終形成泥炭的作用.

屬性:泥炭化作用也是—種植物物質(zhì)的生物化學分解作用，它與水解作用、氧化與還原作用有關(guān)。

條件:泥炭化作用發(fā)生于覆水地區(qū)的水位以下，即與大氣局部溝通的狀態(tài)下。泥炭化作用的直接產(chǎn)物除了泥炭以外，分解出的氣態(tài)產(chǎn)物有二氧化碳、水、沼氣和少量氮。第八頁，共四十五頁。2023/5/149第二章泥炭化作用和腐泥化作用二、泥炭化作用泥炭化過程的生物化學變化大致可分兒兩個階段;

第一階段：植物殘骸中的有機化合物經(jīng)過氧化分解、水解，轉(zhuǎn)化為簡單的化學性質(zhì)活潑的化合物；第二階段：分解產(chǎn)物相互作用，進一步合成新的較穩(wěn)定的有機化合物，如腐植酸、瀝青質(zhì)等。第九頁，共四十五頁。2023/5/1410第二章泥炭化作用和腐泥化作用1．生物化學分解作用在生物化學分解作用中，植物組織的各種有機組分的抗分解能力各不相同，最易分解的是:原生質(zhì)，→其次為脂肪、果膠質(zhì)、纖維素、半纖維素，→最后是木質(zhì)素、木栓質(zhì)、角質(zhì)、孢粉質(zhì)、蠟質(zhì)和樹脂。第十頁，共四十五頁。2023/5/1411第二章泥炭化作用和腐泥化作用2．生物化學合成作用生物化學合成作用--形成于若干新的有機物質(zhì)，其中最主要的就是構(gòu)成泥炭特征性組分的腐植酸。

腐植酸不是單一的有機化合物，而是一組由近似的、分子大小不等且結(jié)構(gòu)不一的羥基芳香羧酸組成的復雜混合物。這種復雜混合物的形成作用，稱為腐植化作用。第十一頁，共四十五頁。2023/5/1412第二章泥炭化作用和腐泥化作用三．凝膠化作用

(一)概念與條件:1.概念:凝膠化作用:指植物的主要組成部分在泥炭化過程中經(jīng)過生物化學變化和物理化學變化，形成以腐植酸和瀝青質(zhì)為主的要成分的膠體物質(zhì)（凝膠和溶膠）的過程。

2.條件:凝膠化作用的條件:①較為停滯的、不太深的覆水條件下，②弱氧化至還原環(huán)境，在③厭氧細菌的參與.

植物的木質(zhì)纖維組織一方面進行生物化學變化，一方面進行膠體化學變化，二者同時發(fā)生和進行導致物質(zhì)成分和物理結(jié)構(gòu)兩方面都發(fā)生變化。第十二頁，共四十五頁。2023/5/1413第二章泥炭化作用和腐泥化作用

3.生物化學凝膠化作用：植物的木質(zhì)纖維組織在沼澤水的浸泡下，吸水膨脹，并通過真菌和細菌的作用在形成腐植酸等物質(zhì)的同時，還經(jīng)歷著一個膠體化學變化---①既有因微生物活動而引起的化學成分的變化，②又有膠體化學的變化，故全稱應為“生物化學凝膠化作用”第十三頁，共四十五頁。2023/5/1414第二章泥炭化作用和腐泥化作用4.凝膠化作用進行的強烈程度不同的結(jié)果:產(chǎn)生了形態(tài)和結(jié)構(gòu)不同的凝膠化物質(zhì):

(1)煤的細胞結(jié)構(gòu)不同：如果植物組織的細胞壁在變化過程中只發(fā)生了微弱的膨脹，則植物的細胞組織仍能保持規(guī)則的排列（在橫截面上還常顯示清楚的年輪），細胞腔明顯。反之則不明顯。

(2)形成的顯微組分不同：凝膠化作用的程度不同，產(chǎn)生的凝膠化物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和形態(tài)亦不同，再經(jīng)過煤化作用的轉(zhuǎn)化，則形成不同的顯微組分。在泥炭化作用中，植物物質(zhì)轉(zhuǎn)化為泥炭，微生物活動起了相當重要的作用。第十四頁，共四十五頁。第十五頁，共四十五頁。第十六頁，共四十五頁。2023/5/1417第二章泥炭化作用和腐泥化作用四、絲炭化作用

1.概念:植物物質(zhì)應受的氧化分解、脫水、脫氫及增碳化過程稱為絲炭化作用。

2.物質(zhì):絲炭化物質(zhì)和凝膠化物質(zhì)一樣，主要也是由植物的木質(zhì)纖維組織轉(zhuǎn)變而形成的;從有機組成來看主要也是植物細胞壁中的木質(zhì)素和纖維素.第十七頁，共四十五頁。2023/5/1418第二章泥炭化作用和腐泥化作用3.形成環(huán)境:

①沼澤覆水程度發(fā)生變化;②沼澤表面變得比較干燥，氧的供應較為充分;③氧化過程中有機物在微生物參與下由于失去被氧化的原子團而脫氫、脫水，碳含量相對地增加.第十八頁，共四十五頁。2023/5/1419第二章泥炭化作用和腐泥化作用4.幾種學說：

(1)“森林火災說”，即認為絲炭是古代沼澤森林起火后造成的木炭狀殘余物轉(zhuǎn)化而成的。

(2)氧化作用：絲炭化物質(zhì)的形成主要是由于氧化作用和脫氫、脫水作用，它是在沼澤覆水程度起了變化，當沼澤表面變得比較干燥，氧的供應較為充分的情況下發(fā)生的。第十九頁，共四十五頁。2023/5/1420第二章泥炭化作用和腐泥化作用

特點:①氧化過程中有機物在微生物參與下由于失去被氧化的原子團而脫氫、脫水，碳含量相對地增加。②部分絲炭沒有經(jīng)過明顯地凝膠化作用，因而植物細胞結(jié)構(gòu)幾乎未經(jīng)膨脹變形，仍然保留完整的植物組織結(jié)構(gòu)。第二十頁，共四十五頁。2023/5/1421第二十一頁，共四十五頁。2023/5/1422第二章泥炭化作用和腐泥化作用5.絲炭化作用過程的復雜性自然界所見煤的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造往往是十分復雜的，?？吹矫旱牟煌瑤r石類型的頻繁交替，有一些絲炭化物質(zhì)首先曾經(jīng)歷過不同程度的凝膠化作用，而后由于環(huán)境發(fā)生變化(特別是覆水程度的變化)，又發(fā)生絲炭化作用。第二十二頁，共四十五頁。2023/5/1423第二十三頁，共四十五頁。2023/5/1424第二章泥炭化作用和腐泥化作用

結(jié)果：①沼澤覆水條件、介質(zhì)化學性質(zhì)等方面的改變可以引起不同巖石類型分層的形成；②同一粗大的植物樹干在沼澤中由于埋藏狀態(tài)的不同，可以有不同的轉(zhuǎn)變經(jīng)歷，甚至樹干表層和里層的轉(zhuǎn)變條件也存在著差別(這種現(xiàn)象在露天開采的褐煤層中經(jīng)常見到)，這些都會導致煤和煤層組成的不均一性。

第二十四頁，共四十五頁。2023/5/1425第二章泥炭化作用和腐泥化作用§2殘植化作用第二十五頁，共四十五頁。2023/5/1426第二章泥炭化作用和腐泥化作用1.殘植化作用的概念當泥炭化過程中水介質(zhì)流通較暢，長期有新鮮氧供給的條件下，凝膠化作用和絲炭化作用的產(chǎn)物被充分分解破壞，并被流水帶走，穩(wěn)定組分大量集中的過程稱為殘植化作用?？梢哉J為殘植化作用是泥炭化作用中的一種特殊情況。第二十六頁，共四十五頁。2023/5/1427第二章泥炭化作用和腐泥化作用2.形成的的環(huán)境和條件

(1)泥炭沼澤是開放型的,水介質(zhì)具有流動特性;(2)長期有新鮮氧供應,發(fā)生氧化作用;(3)泥炭化形成的物質(zhì)一部分被帶走,穩(wěn)定組分聚集.第二十七頁，共四十五頁。2023/5/1428第二章泥炭化作用和腐泥化作用3.在煤層中的分布

(1)整個煤層或者分層或者煤巖條帶通過鏡下研究，有時發(fā)現(xiàn)煤層的某些分層甚至整個煤層中穩(wěn)定組的成分特別富集，角質(zhì)體、木栓體、樹脂體等物質(zhì)有時可達到90％以上。

(2)一般的組分組合特點顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定組分大量富集的情況下，煤的基質(zhì)常以不透明的絲炭化基質(zhì)為主，這一點亦可做為氧化作用較強的證據(jù)。第二十八頁，共四十五頁。2023/5/1429第二章泥炭化作用和腐泥化作用4.異地殘植煤

殘植化作用的產(chǎn)物經(jīng)過煤化作用即成為殘植煤。國內(nèi)有些煤巖工作者在樂平等地的煤中發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定組分大量富集的情況下，煤的基質(zhì)卻以凝膠化物質(zhì)占主要比例，也即是沒有反映多氧環(huán)境的標志。穩(wěn)定組分也可能是在沼澤中經(jīng)過短距離搬運而聚積在覆水較深的環(huán)境中的。第二十九頁，共四十五頁。2023/5/1430第二章泥炭化作用和腐泥化作用§3腐泥化作用第三十頁，共四十五頁。2023/5/1431第二章泥炭化作用和腐泥化作用1.腐泥化作用的概念

低等植物(藻類)和浮游生物遺體在滯流還原環(huán)境和厭氧微生物參與下，經(jīng)過復雜的生物化學變化形成的富含水分的有機軟泥(腐泥)的過程稱為腐泥化作用。2.腐泥化作用形成的環(huán)境和條件

(1)水體較深:湖泊、沼澤水深地帶及瀉湖、海灣和淺海等水體.(2)還原環(huán)境:滯流、還原環(huán)境

(3)厭氧微生物參與

(4)低等植物(藻類)和浮游生物第三十一頁，共四十五頁。2023/5/1432第二章泥炭化作用和腐泥化作用3.腐泥化作用的產(chǎn)物腐泥化作用的產(chǎn)物主要是富含水分的有機軟泥---腐泥。

(1)氣態(tài)產(chǎn)物:在腐泥化過程中，形成的氣態(tài)產(chǎn)物主要有CH4、NH3、N2O、N2、H2S和CO2。

(2)富含氫的液態(tài)或固態(tài)瀝青質(zhì)物質(zhì)—源巖與泥炭化作用類似，腐泥化作用除了對植物物質(zhì)的生物化學分解外，還有原有植物物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和新生有機物質(zhì)的合成。這就是經(jīng)分解后大量出現(xiàn)的富含氫的液態(tài)或固態(tài)瀝青質(zhì)物質(zhì)，如脂肪酸和其它類脂化合物等，芳香族含量低，脂肪族含量高。第三十二頁，共四十五頁。2023/5/1433第二章泥炭化作用和腐泥化作用4.腐泥化作用的程度不同形成不同的煤巖組分

腐泥化作用的程度不同，形成腐泥的原始物質(zhì)的腐解程度亦不盡相同，有的保存或部分保存原生的低等植物組織形態(tài)或結(jié)構(gòu)，有的則被徹底分解，形成的腐泥煤其顯微組分的特征也不相同。

形成于大湖泊中的腐泥，一般灰分含量較高，可達20％～30％，形成于森林沼澤、湖泊中的腐泥，灰分含量低。

第三十三頁，共四十五頁。2023/5/1434第二章泥炭化作用和腐泥化作用§4煤的成因分類第三十四頁，共四十五頁。2023/5/1435第二章泥炭化作用和腐泥化作用1.煤的成因分類的依據(jù)

成煤的原始質(zhì)料和總的聚積環(huán)境。腐植煤類是高等植物在沼澤條件下聚積而成的；腐泥煤類則是低等植物包括少量水生動物在湖泊等較深的水體中形成的。腐植—腐泥混合類在原始質(zhì)料和聚積環(huán)境上都處于二者過渡的情況.第三十五頁，共四十五頁。2023/5/1436第二章泥炭化作用和腐泥化作用大類類型成煤原始質(zhì)料的類別和聚積環(huán)境腐植類腐植煤高等植物在沼澤環(huán)境中形成殘植煤腐植腐泥類腐植腐泥煤高等植物和低等植物都占重要地位，聚積于湖、沼過渡的環(huán)境腐泥類腐泥煤低等植物和少量動物在湖泊或沼澤中積水較深部分形成2.分類方案第三十六頁，共四十五頁。2023/5/1437第二章泥炭化作用和腐泥化作用

本章小結(jié):1.成煤作用的第一階段:泥炭化作用、腐泥化作用（1）泥炭化作用：高等植物死亡后在微生物參與下不斷被分解、化合、聚積，發(fā)生生物地球化學作用形成泥炭的過程。（2）腐泥化作用：低等植物(藻類)和浮游生物遺體在滯流還原環(huán)境和厭氧微生物參與下，經(jīng)過復雜的生物化學變化形成的富含水分的有機軟泥(腐泥)的過程。第三十七頁，共四十五頁。2023/5/1438第二章泥炭化作用和腐泥化作用（3）兩者的區(qū)別腐泥的原始物質(zhì)、形成環(huán)境及演化過程與泥炭化作用不同。形成腐泥的原始物質(zhì)主要是生活在水中的低等植物菌藻類和少量的浮游生物，以及異地成因的少量高等植物殘體(如孢子、花粉、角質(zhì)層和木質(zhì)纖維素碎屑殘片等)，還有一些水生動物及其排瀉物。泥炭的原始物質(zhì)是高等植物，發(fā)生的作用比較復雜：凝膠化、絲炭化或殘植化，或者交互作用。第三十八頁，共四十五頁。2023/5/1439第二章泥炭化作用和腐泥化作用2.凝膠化、絲炭化或殘植化作用發(fā)生的背景條件（環(huán)境）(1)凝膠化作用：

1)指高等植物的主要組成部分在泥炭化過程中經(jīng)過生物化學變化和物理化學變化，形成膠體物質(zhì)（凝膠和溶膠）的過程。

2)條件與環(huán)境:

①較為停滯的、不太深的覆水條件下，②弱氧化至還原環(huán)境，在③厭氧細菌的參與.3)結(jié)果:①導致物質(zhì)成分和物理結(jié)構(gòu)兩方面都發(fā)生變化.②凝膠化作用進行的強烈程度不同:產(chǎn)生了形態(tài)和結(jié)構(gòu)不同的凝膠化物質(zhì)—煤巖組分不同。第三十九頁，共四十五頁。2023/5/1440第二章泥炭化作用和腐泥化作用

(2)絲炭化作用

1)概念:高等植物物質(zhì)經(jīng)受的氧化分解、脫水、脫氫及增碳化的過程。

2)形成環(huán)境:

①沼澤覆水程度發(fā)生變化;②沼澤表面變得比較干燥，氧的供應較為充分;③氧化過程中有機物在微生物參與下由于失去被氧化的原子團而脫氫、脫水，碳含量相對地增加.第四十頁，共四十五頁。2023/5/1441第二章泥炭化作用和腐泥化作用3)對環(huán)境的要求:

氧化作用無限制繼續(xù)并不能形成絲炭:這是因為氧化作用的持續(xù)發(fā)生將導致植物遺體的全部分解。只有