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文檔簡介
1、一、基本概念1.泥炭沼澤:沼澤是濕潤的土壤內(nèi),長期或季節(jié)性的積水,并生長著喜濕性植物的低洼地段。沼澤中形成并積累著泥炭成為泥炭沼澤。2.成煤作用:煤是植物遺體經(jīng)過復(fù)雜的生物、地球化學(xué)、物理化學(xué)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(gè)過程稱為成煤作用。3.泥炭化作用:植物物質(zhì)經(jīng)受生物化學(xué)分解及合成的復(fù)雜的過程且最終形成泥炭的作用.4.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(xué)變化和物理化學(xué)變化,形成以腐植酸和瀝青質(zhì)為主要成分的膠體物質(zhì)(凝膠和溶膠)的過程5.絲炭化作用:植物物質(zhì)應(yīng)受的氧化分解、脫水、脫氫及增碳化過程稱為絲炭化作用。6.殘植化作用:
2、當(dāng)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。7.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(fù)雜的生物化學(xué)變化形成的富含水分的有機(jī)軟泥(腐泥) 的過程稱為腐泥化作用。8.煤的成巖作用:由泥炭經(jīng)過物理化學(xué)作用形成年青褐煤的過程,稱為煤的成巖作用。9.煤的變質(zhì)作用:年青褐煤,在較高的溫度、壓力及較長地質(zhì)時(shí)間等因素的作用下,進(jìn)一步發(fā)生物理化學(xué)變化,變成老褐煤(亮褐煤)、煙煤、無煙煤、變無煙煤的過程。10.煤化作用:當(dāng)泥炭形成后,由于沉積盆地的沉降,泥炭被埋藏
3、于深處,在溫度、壓力增高等物理、化學(xué)作用下,形成褐煤、煙煤、無煙煤、變無煙煤,稱為煤化作用階段。11.希爾特定律:德國學(xué)者希爾特(Hilt,1873)曾針對西歐若干煤田變質(zhì)規(guī)律提出:在地層大致水平的條件下,每百米煤的揮發(fā)分降低約2.3,即煤的變質(zhì)程度隨埋藏深度的加深而增高。稱為希爾特定律。 12.深成變質(zhì)作用:深成變質(zhì)作用是指煤層因沉降而埋藏于地下深處,由于地?zé)峒吧细矌r系靜壓力作用下煤所發(fā)生的變質(zhì)作用。13.巖漿變質(zhì)作用:由于巖漿熱、揮發(fā)分氣體和壓力的影響,使煤發(fā)生的變質(zhì)作用14.動(dòng)力變質(zhì)作用:動(dòng)力變質(zhì)作用是指煤系形成后由于地殼構(gòu)造變動(dòng)的直接原因而造成煤發(fā)生變質(zhì)的作用。15.鏡質(zhì)體反射率:鏡質(zhì)
4、體反射光的能力用鏡質(zhì)體的油侵反射率表示 常用符號(hào)為R。16.含煤巖系:指一套在成因上有共生關(guān)系并含有煤層的沉積巖系。17.成煤沉積體系:18.含煤沉積旋回:煤系的旋回結(jié)構(gòu)是煤系的重要特征,它反映了煤系沉積層序中有共生關(guān)系的巖性、巖相等特征有規(guī)律的重復(fù)交替現(xiàn)象19.含煤盆地 煤盆地:是國際上較為通用的術(shù)語,其含義比較廣泛,可以指聚煤盆地,也可以指后期構(gòu)造盆地。20.聚煤盆地:原始含煤沉積盆地,聚煤盆地可以保持其原始沉積盆地的基本面貌,但大多數(shù)由于后期構(gòu)造變動(dòng)和剝蝕作用而被分割為一系列后期構(gòu)造盆地21.煤田:一般是指在同一地質(zhì)發(fā)展過程中形成的含煤巖系分布的廣大地區(qū),雖經(jīng)后期構(gòu)造和侵蝕作用的分割,但
5、基本上仍連成一片或可以追蹤,常常形成大型煤炭生產(chǎn)基地。22.拗陷型聚煤盆地23.斷陷型聚煤盆地24.成盆期同沉積構(gòu)造:是指在盆地形成演化過程中與含煤沉積同期的構(gòu)造活動(dòng)和構(gòu)造形跡,又稱聚煤期古構(gòu)造。它包括同沉積褶皺和同沉積斷裂兩大類。25.聚煤作用:是指在古植物、古氣候、古地理和古構(gòu)造等有利的條件下,泥炭聚集而最終形成煤礦床的作用。26.聚煤規(guī)律(或稱煤聚積規(guī)律):則是指的是由于古植物發(fā)育與演化、古氣候、古地理和古構(gòu)造的綜合作用和影響,聚煤作用總是在盆地的一定部位發(fā)生,在時(shí)空上表現(xiàn)出的規(guī)律性特征。27.富煤帶:是指同一煤炭剖面中煤層發(fā)育較好、相對富集的塊段,在空間上呈帶狀分布的特點(diǎn)。即是說的是出
6、現(xiàn)于一定的古地理、古構(gòu)造部位的煤層相對富集帶。28.富煤中心:是指在富煤帶內(nèi)煤層總厚較大的部位或聚煤作用長期持續(xù)發(fā)育的部位,也稱富煤帶最富的部位。29.煤層氣:含煤巖系中形成的天然氣,泛稱為煤成氣。30.生長斷層:聚煤盆地內(nèi)的生長斷層主要是指分布于沉積蓋層中的大量低級(jí)別同沉積斷裂,是發(fā)育于未固結(jié)沉積物中的塑性變形。31.腐植化作用:是泥炭化過程較為重要的作用,它不是一種生物作用,而是在泥炭表面或近表面的泥炭形成層中,由緩慢的氧化作用所引起的一種化學(xué)作用,其結(jié)果是腐植物質(zhì)的形成。32.煤的變質(zhì)梯度煤的變質(zhì)梯度:指煤在地殼恒溫層之下,每加深100m煤變質(zhì)程度增高的幅度。二、基本理論與機(jī)制(一)植物
7、殘骸的堆積方式及其依據(jù) 1.原地生成說或稱為“原地堆積說”及主要依據(jù)。2.異地生成說(異地堆積說)及主要依據(jù)。3.微異地生成說(或稱“亞原地生成說”)及主要依據(jù)。對于植物殘?bào)w的堆積方式存在著原地生成與異地生成的不同觀點(diǎn)。 1.原地生成說或稱為“原地堆積說” 原地生成說認(rèn)為,造煤植物的殘骸堆積于植物繁衍生存的泥炭沼澤內(nèi),沒有經(jīng)過搬運(yùn),在原地堆積并轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗵?,最終成煤。 主要依據(jù): 現(xiàn)代泥炭沼澤(濕地)繁殖大量植物,在原地堆積形成泥炭,且沒有發(fā)現(xiàn)被搬運(yùn)的跡象; 煤層底板中有垂直的根系化石,煤層底板為植物生長的土壤; 煤層中陸源碎屑礦物比較少; 大多數(shù)煤層厚度比較穩(wěn)定,在大面積范圍內(nèi)可以對比,說明當(dāng)
8、時(shí)成煤環(huán)境是一種穩(wěn)定的環(huán)境。煤層可以作為標(biāo)志層進(jìn)行大范圍對比。2.異地生成說(異地堆積說) 異地生成說認(rèn)為,泥炭層形成的地方,即植物殘?bào)w大量堆積的地方并不是成煤植物生長的地方,植物殘?bào)w從生長地經(jīng)過長距離搬運(yùn)后,再在淺水盆地、瀉湖、三角洲地帶堆積而成。其依據(jù): 在現(xiàn)代的三角洲地帶(如亞馬遜河、剛果河等),??梢姷綇纳嫌卧忌謪^(qū)帶來的大量漂木; 在湖泊中見到漂浮的泥炭層; 某些煤田內(nèi)曾見有樹根朝上倒置的樹化石; 煤中混有大量礦物雜質(zhì); 煤層底板巖性與煤層在沉積上有大的差異,如煤層底板為石灰?guī)r等化學(xué)沉積等。3.微異地生成說(或稱“亞原地生成說”) 泥炭沼澤內(nèi)部植物殘?bào)w、部分泥炭受沖刷搬運(yùn)并重新堆積
9、的現(xiàn)象比較常見。如河漫灘沼澤、三角洲平原沼澤受河水泛濫的影響,以及濱海沼澤受海潮、風(fēng)暴潮的影響,都可能造成沼澤內(nèi)部的局部搬運(yùn)和重新堆積現(xiàn)象。為“微異地生成”或“亞原地生成”(Stach等)。在微異地生成的煤片中: 常見植物結(jié)構(gòu)組分破碎; 微細(xì)斜層理和微波狀細(xì)層理; 各種煤巖顯微組分的碎屑體和原有植物組織的氧化現(xiàn)象; 大量礦物雜質(zhì)的混入等。(2) 泥炭沼澤的類型及特征(結(jié)合盆地或沼澤基底沉降或水面升降與泥炭面之間的關(guān)系)1 .低位泥炭沼澤 還稱為富營養(yǎng)泥炭沼澤。表面是原有的地表低洼形態(tài)。特點(diǎn):地表水和地下水為豐富水源補(bǔ)給;礦物質(zhì)養(yǎng)分豐富;沼澤為中性或微堿性,pH77.8 ;植物需養(yǎng)分較多,種屬較
10、豐富。形成的泥炭(或煤層)特點(diǎn):灰分較高;瀝青質(zhì)含量低;焦油產(chǎn)出率較低。2.中位泥炭沼澤 泥炭沼澤的表面趨于平坦或中部輕微凸起;地表水和地下水中的水分和養(yǎng)分被部分吸收達(dá)到中心地帶時(shí),潛水位變低、營養(yǎng)狀況變差;泥炭層也處于中性到微酸性;植被以中等養(yǎng)分植物為主。3.高位泥炭沼澤沼澤的營養(yǎng)差異大:邊緣部分易得到周邊流水?dāng)y帶的營養(yǎng),中心部位則難于得到,使中心地帶出現(xiàn)貧營養(yǎng)植物。植物遺體的分解速度差異大:中心地帶植物殘?bào)w分解慢,泥炭增長快,形成中部高出周邊的剖面形態(tài)。僅靠大氣降水補(bǔ)給;植物多為草本或苔蘚類,種屬較單一。(3) 成煤作用及其階段(階段劃分依據(jù))。成煤作用:煤是植物遺體經(jīng)過復(fù)雜的生物、地球化
11、學(xué)、物理化學(xué)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(gè)過程稱為成煤作用。成煤作用的階段: 成煤作用大致上可以分為兩個(gè)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(gè)階段起主導(dǎo)作用的是生物地球化學(xué)作用,低等植物經(jīng)過生物地球化學(xué)作用形成腐泥,高等植物就形成泥炭,因此成煤第一階段可稱為泥炭化階段或腐泥化階段。 當(dāng)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(shí),成煤作用就轉(zhuǎn)入第二個(gè)階段即煤化作用階段,在這個(gè)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。 (4) 成巖作用機(jī)制及特點(diǎn)
12、。成巖作用機(jī)制泥炭形成后,由于盆地的沉降,在上覆沉積物的覆蓋下被埋藏于地下:壓實(shí)、脫水、增碳;游離纖維素消失;凝膠化組分逐漸固結(jié);具有了微弱的反射力。據(jù)stach認(rèn)為,這種作用大致發(fā)生于地下200400m的淺層。 成巖作用特點(diǎn)A、成巖作用的化學(xué)作用結(jié)果泥炭內(nèi)的腐植酸、腐植質(zhì)分子側(cè)鏈上的親水官能團(tuán),以及環(huán)氧數(shù)目不斷地減少,形成各種揮發(fā)性產(chǎn)物;碳含量增加,氧和水分含量減少脫水。 碳元素(C)主要集中于稠環(huán)中。稠環(huán)的結(jié)合力強(qiáng),具較大的穩(wěn)定性。 B、煤的物理煤化作用主要是發(fā)生了物理膠體反應(yīng),即成巖凝膠化作用,從而使未分解或未完全分解的木質(zhì)纖維組織,不斷轉(zhuǎn)變?yōu)楦菜?、腐植質(zhì),使已經(jīng)形成的腐植酸、腐植質(zhì)變
13、為黑色具有微弱光澤的凝膠化組分。成巖作用中,絲炭化組分和穩(wěn)定組分也發(fā)生變化。 (5) 煤的變質(zhì)作用機(jī)制及特點(diǎn)。煤變質(zhì)作用特點(diǎn)腐植物質(zhì)進(jìn)一步聚合,腐植酸進(jìn)一步減少,使腐植物質(zhì)由酸性變?yōu)橹行?,出現(xiàn)了更多的腐植復(fù)合物;失去大量的含氧官能團(tuán)(如羧基COOH和甲氧基OCH3)。結(jié)束成巖凝膠化作用,形成凝膠化組分(煤巖);植物殘?bào)w己不存在,穩(wěn)定組分發(fā)生瀝青化作用。(6) 煤化作用躍變機(jī)制及其特點(diǎn)。(1)第一次躍變():發(fā)生在長焰煤開始階段 (Cdaf=7580,Vdaf43,鏡質(zhì)體反射率Romax0.6),與石油開始形成階段相當(dāng)。即與生油階段相當(dāng)。特點(diǎn)是:發(fā)生瀝青化作用:生成瀝青質(zhì)。瀝青化作用是指殼質(zhì)組(
14、包括藻類體)和鏡質(zhì)組在煤化過程中形成瀝青質(zhì),即石油型烴類的一種作用。這種作用起始于硬褐煤階段(Rom為0.5),持續(xù)到早期肥煤階段(Rom=1.2)。 隨煤化程度的提高,各種含氧官能團(tuán)逐漸脫落,在Rom0.6以前主要析出CO2和H2O;當(dāng)煤化作用達(dá)到Rom0.50.6階段,芳香核稠環(huán)上開始脫落脂肪族和脂肪族官能團(tuán)和側(cè)鏈,形成以甲烷為主的揮發(fā)物,開始了生成瀝青質(zhì)的瀝青化作用。(2)第二次煤化躍變()出現(xiàn)在肥煤到焦煤階段 Cdaf87,Vdaf29, Romax1.3。鏡質(zhì)體反射率Romax1.3對應(yīng)于石油的“死油線特點(diǎn): 煤中甲烷的大量逸出,釋放出大量的氫。富氫的側(cè)鏈和鍵的大量縮短及減少; 煤的
15、比重下降到最小值;煤的顯微孔隙度逐漸縮小,水分減少。到焦煤階段(Cdaf=89,Vdaf20,Romax1.7)腐植凝膠基本上完成了脫水作用,水分和孔隙度都達(dá)到了最低值;發(fā)熱量則升高到最大值(這是和鏡質(zhì)組的硬度、密度的最小值,以及煉焦時(shí)可塑性最大值相一致);焦煤階段,由于化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化,水分含量(主要是內(nèi)在水分)又有所回升;煤的物理、工藝性質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)折:耐磨性、焦化流動(dòng)性、粘結(jié)性、內(nèi)生裂隙數(shù)目等都達(dá)到極大值,內(nèi)面積、濕潤熱等達(dá)到最小值(稱為煤化作用轉(zhuǎn)折);第二次躍變的結(jié)果-煤化臺(tái)階:殼質(zhì)組與鏡質(zhì)組在顏色、突起、反射率等的差異愈加變小。因此,殼質(zhì)組從Vdaf=2922這一階段的明顯變化又稱為煤化臺(tái)
16、階。生油生氣:本階段與油氣形成的深成階段后期(即熱裂解氣開始形成階段)相當(dāng),石油烴轉(zhuǎn)化為氣體烴,因此它對應(yīng)于石油的“死亡線” (3)第三次躍變()發(fā)生于煙煤變?yōu)闊o煙煤階段 Cdaf=91,Vdaf8,Romax2.5。煤化作用的第三次躍變以后,就是有人稱為無煙煤化作用和半石墨化作用的階段,代表了煤化作用的最終階段,其產(chǎn)物是無煙煤和變無煙煤的形成。(4)第四次躍變?yōu)闊o煙煤與變無煙煤分界 Cdaf93.5,Hdaf=2.5,Vdaf4.0,鏡質(zhì)體反射率Rmax4,Rmin3.5。 已經(jīng)不屬于煤化作用階段。第四次躍變特點(diǎn)是:在化學(xué)煤化作用方面,主要表現(xiàn)為氫含量與氫碳原子比的急劇下降。碳含量隨埋藏深度
17、的增加也明顯地增大。硬度增大、光澤增強(qiáng),到變無煙煤時(shí)幾乎呈金屬光澤,宏觀上微層理已不明顯。(七)植物遺體堆積速率與沼澤水面上升速率的關(guān)系補(bǔ)償關(guān)系(結(jié)合煤層形成及形態(tài)、結(jié)構(gòu)等,闡明其機(jī)制,形成厚度較大而穩(wěn)定的煤層需要的條件)。(8) 地殼不均衡沉降引起的煤厚變化具有明顯的方向性與分帶性的機(jī)制(煤層分岔類型與尖滅的沉積控制)。.地殼不均衡沉降 含煤巖系形成過程中,聚煤盆地基底沉降速度往往不平衡,這種差異性可導(dǎo)致煤層形態(tài)和厚度的變化。在沉降速度與植物遺體堆積速度近于一致的地段,形成較厚的煤層;其它地段煤厚較??;在地殼沉降速度逐漸變快且拌有小振蕩運(yùn)動(dòng)的地區(qū),使得泥炭堆積與泥砂沉積交替進(jìn)行,便出現(xiàn)煤層分
18、岔現(xiàn)象。通地殼不均衡沉降引起的煤厚變化具有明顯的方向性與分帶性在沿地殼沉降幅度增大的方向上,由煤層厚度較大、較穩(wěn)定的地帶可逐步變?yōu)槊簩訉訑?shù)增多、厚度變薄,最后尖滅。同時(shí),在分岔變薄的地帶,煤層頂、底板均不平坦,巖性和相變化大,煤的灰分增高。 (9) 盆內(nèi)次級(jí)隆起和拗陷所引起的煤厚變化機(jī)制(煤層分岔類型與尖滅的沉積控制)。盆內(nèi)次級(jí)隆起和拗陷所引起的煤厚變化 聚煤盆地內(nèi)部往往發(fā)育次級(jí)隆起和拗陷(或次級(jí)同沉積褶皺)對煤層形態(tài)和煤層厚度具有不同程度的控制作用。 由于構(gòu)造分異和沉積補(bǔ)償之間的不同狀態(tài),煤層的發(fā)育狀況亦多種多樣。 盆地內(nèi)的次級(jí)隆起、同沉積背斜構(gòu)成蓄水盆地內(nèi)的淺水地帶,沼澤持續(xù)發(fā)育,出現(xiàn)厚煤
19、層或聚結(jié)煤層帶,煤層向拗陷部位分岔、尖滅;也可出現(xiàn)相反的情況,即盆地內(nèi)的次級(jí)拗陷部位,湖沼相持續(xù)發(fā)育,而隆起部位沖積相發(fā)育,并存在頻繁的層序間斷。 (10) 同沉積斷裂導(dǎo)致煤層厚度不同、兩盤層位不能對接的機(jī)制。1)盆內(nèi)的同沉積斷裂活動(dòng)可以造成含煤巖系厚度和巖相的顯著變化,導(dǎo)致煤層形態(tài)和厚度的突變。在泥炭堆積最有利的地段,可以形成厚煤帶。 (2)厚煤帶沿?cái)鄬幼呦蜓由欤瑱M越斷層則迅速變薄,分岔或尖滅。 (3)由于斷層的不斷生成,已形成的泥炭層又被切割,兩盤煤層層位、厚度難以對接。 (11) 煤系旋回結(jié)構(gòu)的成因機(jī)制。煤系旋回結(jié)構(gòu)形成的原因主要有沉積成因、構(gòu)造成因及氣候變化成因。 沉積作用因素是指在一
20、種沉積體系內(nèi)部,其沉積、搬運(yùn)能量所發(fā)生的周期性變化。一般稱為“自旋回”。 氣候的周期性變化,所形成的旋回結(jié)構(gòu)也是多樣的?!八亍被颉爱愋亍?。 地殼運(yùn)動(dòng)因素引起的旋回結(jié)構(gòu)往往分布范圍較廣,規(guī)模較大。 “他旋回”或“異旋回”。 與造陸運(yùn)動(dòng)的不同周期升降有關(guān)。水平方向的地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)也可引起沉積作用的周期性變化。(12) 河流岸后沼澤環(huán)境成煤特點(diǎn)。 岸后沼澤環(huán)境有利于形成厚煤層,主要是由于反復(fù)出現(xiàn)洪泛和由此而產(chǎn)生的天然堤的垂向增高,對洪泛盆地和岸后泥炭沼澤起著障壁作用,因此在堤的外側(cè)直至洪泛盆地內(nèi)部就成為成煤的最重要場所。 不利:但由于洪泛加劇等原因而造成的決口扇沉積,還會(huì)侵入到這種成煤地帶,從而
21、干擾或破壞已形成的泥炭堆積。 (13) 扇三角洲體系的成煤機(jī)制。 在扇三角洲最大進(jìn)積階段,扇三角洲平原廣闊平坦的地貌特征及廢棄階段構(gòu)造活動(dòng)的相對穩(wěn)定為泥炭沼澤的發(fā)育提供了有利條件:扇三角洲體系通常有較好的含煤性。 扇三角洲沉積體系中,出現(xiàn)理想聚煤場所必須具備3個(gè)條件(李思田等,1988): 形成扇三角洲沉積體系的沖積扇必須是濕地扇; 扇三角洲朵體發(fā)育在湖濱區(qū)的廣闊平臺(tái)之上,還應(yīng)有一個(gè)開闊平坦的扇三角洲平原; 在扇三角洲發(fā)育過程中,應(yīng)出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間較長的穩(wěn)定發(fā)育階段。此時(shí),泥炭沼澤首先在廢棄的扇三角洲平原和三角洲邊緣平原區(qū)發(fā)育,隨后向近端和遠(yuǎn)端蔓延,聚煤面積逐漸擴(kuò)大。因此,聚煤條件最好的是淺水湖泊
22、周緣帶扇三角洲體系,其次是縱向水系發(fā)育的扇前和扇間洪積沖積平原體系。 1)不同的扇三角洲含煤性具有明顯的差別。凡是扇三角洲平原比較發(fā)育而水下扇三角洲相對不發(fā)育的,含煤性比較好。其中細(xì)粒沉積物發(fā)育的扇三角洲平原含煤性更好。與此相反,水下扇三角洲平原特別是水下重力流沉積發(fā)育,而扇三角洲平原不發(fā)育的,含煤性差甚至不含煤。2)三角洲砂質(zhì)朵體規(guī)模的大小,特別是沿古水流方向的長短是決定聚煤條件好壞的重要因素。長軸型扇三角洲體系,通常發(fā)育一個(gè)平坦的扇三角洲平原,容易形成廣闊的聚煤沼澤環(huán)境,其含煤性好;而短軸型扇三角洲的聚煤條件較差。3)扇前和扇間洪積沖積平原能否聚煤與縱向網(wǎng)結(jié)河體系的發(fā)育程度有關(guān)。 縱向網(wǎng)結(jié)
23、河體系發(fā)育的洪積沖積平原,通常顯示向上變細(xì)的河道砂體被包圍在泥巖之中的沉積構(gòu)成中,濕地和沼澤沉積發(fā)育,含煤性較好; 縱向水系不發(fā)育和以橫向辮狀水系占優(yōu)勢的沉積構(gòu)成中,砂巖含量高,泥質(zhì)含量低,含煤性不好,甚至不發(fā)育煤層。4)扇三角洲不同階段聚煤不同: 建設(shè)階段,扇三角洲邊緣盆地或邊緣平原區(qū)可能出現(xiàn)間歇性沼澤化,形成薄而分布局限的煤層。 破壞階段,以水進(jìn)為主,不利于形成泥炭沼澤。 廢棄階段,出現(xiàn)的聚煤沼澤面積最廣,持續(xù)時(shí)間最長,在扇三角洲朵體的邊緣,具有煤層層數(shù)多累計(jì)厚度大的特點(diǎn);在廢棄的扇三角洲平原區(qū),具有煤層層數(shù)少單層厚度大的特點(diǎn)。 (14) 河控三角洲體系的成煤特點(diǎn)。1)上三角洲平原成煤特點(diǎn)
24、(1)泥炭堆積的范圍不甚廣泛,但環(huán)境較為穩(wěn)定,以淡水環(huán)境為主,因而往往有利于森林泥炭沼澤的形成與發(fā)育; (2)可以形成較厚的煤層、煤層在河道間低洼處厚,短距離內(nèi)變薄,沿沉積傾向(即平行河道方向)煤層連續(xù)性好; (3)由于決口扇沉積而出現(xiàn)煤層分岔; (4)灰分高、低硫; (5)若分流河道的廢棄,則泥炭沼澤的擴(kuò)展,有利成煤。2)下三角洲平原成煤特點(diǎn) 泥炭堆積多沿河道近堤岸地帶分布,平行河道方向煤層連續(xù)性略好;由于煤層頂板多為海相沉積,因而硫分含量高;成煤條件從狹窄的近堤岸地帶逐漸向分流間灣環(huán)境擴(kuò)展。淤淺的決口扇表面植被的發(fā)育再次出現(xiàn)溢岸洪泛沉積和決口扇沉積淤淺,形成下三角洲平原中所特有的前灣充填含
25、煤層序。3)上、下三角洲平原之間的過渡帶成煤特點(diǎn) (1)沉積特點(diǎn): 分流間灣沉積物較薄,含有半咸水到海相動(dòng)物化石; 天然堤沉積較厚,而決口扇沉積發(fā)育程度較差。 (2)聚煤機(jī)制: 過渡帶的分流間灣大部分已被沉積物所充填,從而為成煤提供了廣闊的平緩臺(tái)地,成為分布廣、厚度大的泥炭層堆積場所。(3)聚煤特點(diǎn): 煤層總體沿沉積走向伸展; 由于決口扇及分流河道的沖蝕,也可出現(xiàn)無煤帶; 煤的含硫量趨于中等。(15) 聚煤盆地的形成條件及其辯證關(guān)系(機(jī)制)。聚煤盆地的形成條件 聚煤盆地的形成是古氣候、古植物、古地理和古構(gòu)造等地質(zhì)因素綜合作用的結(jié)果。1.植物遺體的大量堆積是聚煤作用發(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ)。地史期植物的演
26、化表現(xiàn)為突變和漸變兩種形式:突變期,在較短的地史時(shí)期中有大量新舊屬種的更替,是植物進(jìn)化的飛躍階段;漸變期,植物屬種比較單一,但擴(kuò)展迅速,茂密成林,往往是強(qiáng)盛的聚煤期。地史期的聚煤作用呈波浪式向前推進(jìn)。 2.古氣候是植物繁衍、植物殘?bào)w泥炭化和保存的前提條件。(1)濕度:地史期的聚煤作用主要發(fā)生于溫暖潮濕氣候帶,而濕度是主導(dǎo)的因素。(2)氣候分帶和海陸分布:緯度和大氣環(huán)流形成全球性的氣候分帶,使聚煤帶沿著一定的緯度展布。海陸分布、地貌等可形成區(qū)域性氣候區(qū),疊加在全球性氣候帶的背景上,形成不同規(guī)模的聚煤區(qū)。 (3)聚煤盆地的發(fā)育隨潮濕氣候帶的遷移而遷移:聚煤盆地形成在潮濕氣候帶覆蓋的地區(qū),隨著潮濕氣
27、候帶的遷移,聚煤帶和聚煤盆地也相應(yīng)地發(fā)生遷移。3.適宜的沉積古地理環(huán)境為沼澤發(fā)育、植物繁殖和泥炭聚積提供了天然場所。(1)聚煤作用主要發(fā)生的古地理單元:泥炭沼澤往往分布于剝蝕區(qū)至沉積區(qū)的過渡地帶。(2)影響因素:既受到剝蝕區(qū)位置、范圍、性質(zhì)、抬升速率和物源供應(yīng)的影響,又受到沉積區(qū)位置、范圍、沉降速率、穩(wěn)定水體及其水動(dòng)力條件的影響。因此,聚煤古地理環(huán)境是一個(gè)非常敏感的動(dòng)態(tài)環(huán)境。4.古構(gòu)造是作用于聚煤盆地諸因素中的主導(dǎo)因素。(1)聚煤盆地是一種特殊的構(gòu)造單元:即是說聚煤盆地在大地構(gòu)造格架中占據(jù)一定部位,具有一定的幾何形態(tài)和構(gòu)造樣式,與周圍的其它各種構(gòu)造形跡有著成因聯(lián)系,可以歸入到某種構(gòu)造體系。聚煤
28、盆地是特定的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的產(chǎn)物,具有一定的地球動(dòng)力背景。(2)地殼運(yùn)動(dòng)控制聚煤盆地:地殼沉降范圍、幅度、時(shí)期和速度,決定了聚煤盆地的范圍、巖系厚度、沉積補(bǔ)償及沉積相的組成和分布。因此可以說,聚煤盆地的形成與地殼的活動(dòng)性有關(guān),是地殼運(yùn)動(dòng)過程的產(chǎn)物。 四個(gè)因素的辨證關(guān)系:古氣候、古植物、古地理和古構(gòu)造等因素,在一定地區(qū)或一定條件下都可能成為聚煤作用的決定性因素。一般來說,古氣候、古植物條件提供了聚煤作用的物質(zhì)基礎(chǔ),常作為聚煤盆地形成的區(qū)域背景來考慮;而古地理和古構(gòu)造則是具體聚煤盆地形成、演化的主要控制因素。沉積盆地是沉積物搬運(yùn)和沉積的活動(dòng)舞臺(tái),形成各種各樣的沉積環(huán)境和沉積體系。(16) 煤層氣吸
29、附解吸理論。吸附-解吸動(dòng)態(tài)平衡:兩種狀態(tài)下的煤層氣,在一定的壓力和溫度條件下處于動(dòng)平衡狀態(tài),當(dāng)壓力和溫度變化時(shí),彼此可以相互轉(zhuǎn)化。當(dāng)壓力增加、溫度降低時(shí),些游離狀態(tài)的煤層氣較多地變?yōu)槲綘顟B(tài);反之,則相反。因此,這是一種可逆的過程。在一定條件下,被吸附的氣體分子與煤的內(nèi)表面脫離而呈游離狀態(tài),稱作解吸。三、綜合分析及基本規(guī)律1.泥炭沼澤形成的條件和屬性。容納空間緩慢沉降的低洼地帶;與活動(dòng)能量大的水體間被一定的保護(hù)屏障相對隔離的地帶;地表地形高差變化不大且地表寬緩低平能量低的地帶。氣候條件影響了植物的生長和植物殘?bào)w分級(jí)強(qiáng)度,控制了泥炭的發(fā)育水文地質(zhì)條件地表水和地下水流入量及大氣降水量要大于出水量1
30、. 構(gòu)造運(yùn)動(dòng):構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所形成的破碎帶(斷裂和節(jié)理等),經(jīng)風(fēng)化剝蝕而發(fā)展成洼地,形成匯水區(qū)成為泥炭沼澤的一個(gè)有利地帶.地殼升降運(yùn)動(dòng)的速率影響了泥炭沼澤的發(fā)育地殼上升,侵蝕作用不利于泥炭沼澤;如果地殼沉降速度與植物堆積的速率相對平衡時(shí),在地面平坦的低洼地段造成地區(qū)泄水條件不暢,利于泥炭發(fā)育。地殼運(yùn)動(dòng)伴隨巖漿活動(dòng):火山噴發(fā)后形成火山口湖,成為泥炭沼澤形成空間,易產(chǎn)生泥炭沼澤發(fā)育空間。由于多種因素共同作用,造成了堰塞湖的環(huán)境有利于植物發(fā)育,容易形成泥炭沼澤。2、自然地理、地貌條件應(yīng)有緩慢沉降的低洼地帶:這種洼地有利于水的匯聚而不利于水的排泄,由于基底的緩慢沉降,使地下水位能保持緩慢速度持續(xù)抬升; 大多
31、與活動(dòng)能量大的水體(如海、湖、河)間以一定形式的保護(hù)屏障(沙壩或沙嘴或沙灘)被相對隔離的地帶,相對分離于開闊海域以外的海灣瀉湖地帶、天然堤與活動(dòng)河道分離的河后沼澤及廢棄河道等; 大多為地表地形高差變化不大且地表寬緩低平、能量低的地帶。 2. 泥炭化作用的階段及特點(diǎn)(分解、化合)。泥炭化階段劃分兩個(gè)階段第一階段,植物遺體中的有機(jī)化合物,經(jīng)過氧化分解和水解作用,轉(zhuǎn)化為簡單的化學(xué)性質(zhì)活潑的化合物;第二階段,分解產(chǎn)物相互作用進(jìn)一步合成新的較穩(wěn)定的有機(jī)化合物,如腐植酸、瀝青質(zhì)等植物轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗵亢?,植物中含有的蛋白質(zhì)在泥炭中消失了,木質(zhì)素、纖維素等在泥炭中很少,而產(chǎn)生了植物中沒有的大量腐植酸。分解元素組成中
32、,泥炭的碳含量比植物增高,氮含量有所增加,而氧含量減少。說明泥炭化過程中,植物的各種有機(jī)組分發(fā)生了復(fù)雜的變化,變成新的產(chǎn)物。這些產(chǎn)物的組分和性質(zhì)與原來植物的組分和性質(zhì)是不同的。合成3. 比較凝膠化、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(xué)變化和物理化學(xué)變化,形成膠體物質(zhì)(凝膠和溶膠)的過程。 2)條件與環(huán)境: 較為停滯的、不太深的覆水條件下,弱氧化至還原環(huán)境,在厭氧細(xì)菌的參與. 3)結(jié)果:導(dǎo)致物質(zhì)成分和物理結(jié)構(gòu)兩方面都發(fā)生變化.凝膠化作用進(jìn)行的強(qiáng)烈程度不同(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
33、氫及增碳化的過程。 2)形成環(huán)境: 沼澤覆水程度發(fā)生變化;沼澤表面變得比較干燥,氧的供應(yīng)較為充分;氧化過程中有機(jī)物在微生物參與下由于失去被氧化的原子團(tuán)而脫氫、脫水,碳含量相對地增加.: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。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?yàn)檠趸饔玫某掷m(xù)發(fā)生將導(dǎo)致植物遺體的全部分解。只有當(dāng)氧化到一定階段后植物遺體迅速轉(zhuǎn)入覆水較深的弱氧化以至還原條件下,或被泥砂所覆蓋而與空氣隔絕,中斷了氧化作用,隨后在煤化作用中才能轉(zhuǎn)變成貧氫富炭的絲炭。 (3)殘植化作用: 1)概念: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
34、過程. 2)形成的的環(huán)境和條件 水介質(zhì)具有流動(dòng)特性敞流沼澤; 長期有新鮮氧供應(yīng),發(fā)生氧化作用; 穩(wěn)定組分聚集. 4. 煤化作用的基本特點(diǎn)。 1)煤在連續(xù)地系列演化過程中,可明顯地顯現(xiàn)出增碳化(相對)趨勢(特點(diǎn)) 即由泥炭階段含有C、H、O、N、S五種主要元素,演變到無煙煤階段基本上只含碳(C)一種元素。因此,煤化作用過程,也可稱作異種元素的排出過程。 2)隨著煤化作用進(jìn)程,煤的有機(jī)分子表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)單一化趨勢即由泥炭階段含多種官能團(tuán)的結(jié)構(gòu),逐漸演變到無煙煤階段只含縮合芳核的結(jié)構(gòu),最后演變?yōu)槭Y(jié)構(gòu)。 3)隨著煤化作用進(jìn)程,煤的有機(jī)為分子結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為致密化和定向排列的趨勢 4.)隨著煤化作用進(jìn)程,煤顯
35、微組分性質(zhì)呈現(xiàn)為均一性趨勢。在煤化作用的低級(jí)階段,煤顯微組分的光性和化學(xué)組成結(jié)構(gòu)差異顯著,但隨著煤化作用的進(jìn)行,這些差異趨于一致,變得愈來愈不易區(qū)分。高變質(zhì)煤的煤巖組分不易識(shí)別。 5.)煤化作用是一種不可逆的反應(yīng)。煤化作用只有由淺而深、或者被終止,不可能發(fā)生由深變質(zhì)的煤轉(zhuǎn)變?yōu)闇\變質(zhì)的煤,不可逆轉(zhuǎn)性。煤化作用不是簡單的化學(xué)反應(yīng)。煤化作用能否形成連續(xù)的系列演化過程,決定于具體地質(zhì)條件。 6、)煤化作用的發(fā)展是非線性的,表現(xiàn)為煤化作用的躍變,簡稱煤化躍變。5. 為什么煤化作用是一種不可逆的反應(yīng)?煤化作用只有由淺而深、或者被終止,不可能發(fā)生由深變質(zhì)的煤轉(zhuǎn)變?yōu)闇\變質(zhì)的煤,不可逆轉(zhuǎn)性。煤化作用不是簡單的化
36、學(xué)反應(yīng)。煤化作用能否形成連續(xù)的系列演化過程,決定于具體地質(zhì)條件。例如,含煤盆地由沉降轉(zhuǎn)變?yōu)樘?,這就會(huì)導(dǎo)致煤化作用的終止;如果后來由于巖漿作用的加劇,或盆地再度沉降,那么煤化作用還可能再次進(jìn)行下去。 6. 煤的顯微組分的透光色變化規(guī)律。透光色 定義:把煤磨成薄片(厚約0.03mm),用顯微鏡在普通透射光下觀察,煤薄片顯示出的顏色為透光色,又稱體色。透光色是煤對不同波長可見光選擇性吸收的結(jié)果。特點(diǎn):不同的煤巖組分具有不同的透光色,常見的有黃色、紅色和黑色;同一煤巖組分在不同煤化階段的透光色不同。煤級(jí)越高,透光性越差,無煙煤幾乎不透明。7. 宏觀煤巖成分、類型及其與成煤環(huán)境的成因關(guān)系。宏觀煤巖成分
37、是用肉眼可以區(qū)分的煤的基本組成單位,包括鏡煤、亮煤、暗煤和絲炭。鏡煤和絲炭是簡單的煤巖成分;暗煤和亮煤是復(fù)雜的煤巖成分。按宏觀煤巖成分的組合及其反映出來的平均光澤強(qiáng)度,可劃分為四種宏觀煤巖類型,即:光亮型煤、半亮型煤、半暗型煤和暗淡型煤。 8. 描述惰性組的特點(diǎn)。惰性組的特點(diǎn):1)惰性組在透射光下為黑色不透明;2)反射光下為亮白色至黃白色;3)碳含量最高、氫含量最低、氧含量中等;4)比重為1.5,磨蝕硬度和顯微硬度高;5)突起高,揮發(fā)分低,沒有任何粘結(jié)性。6)惰性組的芳構(gòu)化程度高,反射率高,由于先期氧化,惰性組在煤化作用期間變化較小。9. 低中煤階鏡質(zhì)組特征。低中煤階時(shí),鏡質(zhì)組特征:1)在透射
38、光下具橙紅、褐紅色;2)反射光下呈灰至淺灰色;3)氧含量較高、氫含量中等、碳含量較低;4)揮發(fā)分產(chǎn)率較高,具最好的粘結(jié)性,是煉焦的最主要成分。10. 角質(zhì)體與木栓體特征主要區(qū)別 角質(zhì)體是覆蓋在葉、種子、葉柄、細(xì)莖、椏枝上的一層透明的角質(zhì)表皮層,不具細(xì)胞結(jié)構(gòu),抗化學(xué)反應(yīng)的能力強(qiáng),細(xì)菌和真菌很難破壞它,能防止水分蒸發(fā),抵抗摩擦和起保護(hù)植物的作用。是由表皮細(xì)胞分泌而形成,它緊密地鑲在表皮的外層細(xì)胞上,留下了表皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)的印痕 。角質(zhì)體有薄壁和厚壁兩種。特點(diǎn):1)旱生植物角質(zhì)層特別厚,而濕生植物角質(zhì)層較簿。2)在垂直層理的切面上,呈細(xì)長條帶狀,外緣光滑,內(nèi)緣具鋸齒狀結(jié)構(gòu)(表皮細(xì)胞的印痕)。3)透射光下
39、,一般呈黃色,隨煤化程度的增高,逐漸呈橙黃色;4)反射光下,呈暗灰色,煤化程度升高,則呈灰色。5)角質(zhì)體往往出現(xiàn)褶皺。 木栓體是由植物樹皮的木栓組織轉(zhuǎn)變而來。特征:1)木栓體是由數(shù)層至十幾層扁平的長方形木栓細(xì)胞所組成,排列緊密,縱切面呈疊瓦狀結(jié)構(gòu),弦切面呈鱗片狀結(jié)構(gòu)。有時(shí)由于凝膠化作用較強(qiáng),木栓體的細(xì)胞結(jié)構(gòu)不太清楚。 2)透光下呈橙黃色、紅棕色等,色調(diào)不均勻。3)反射光下呈深灰色、灰色。4)熒光呈現(xiàn)褐黃色或暗褐色,熒光色不均勻。 5)木栓體往往呈不規(guī)則塊狀、條帶狀。 11. 拗陷型聚煤盆地充填與含煤特點(diǎn)沉陷中心一般位于盆地的中部;盆地中部距陸源區(qū)較遠(yuǎn),往往出現(xiàn)欠補(bǔ)償環(huán)境;盆地的沉積中心與沉降中
40、心可能不一致;拗陷型聚煤盆地含煤巖系的巖性巖相和含煤性比較穩(wěn)定;沉積物成熟度高;旋回結(jié)構(gòu)清晰;煤層發(fā)育比較廣泛、穩(wěn)定,易于對比;陸源區(qū)和含煤沉積區(qū)相對高差不大;大型拗陷聚煤盆地內(nèi)部常常發(fā)育次一級(jí)隆起和拗陷。12. 斷陷型聚煤盆地充填與含煤特點(diǎn)由于主干斷裂的間歇性活動(dòng)和基底斷塊的差異沉陷,形成極其復(fù)雜的構(gòu)造巖相樣式 ;含煤巖系向盆緣斷裂一側(cè)傾斜和增厚;盆地的充填序列一般為雙層結(jié)構(gòu),劃分為下、上含煤組,分別代表斷陷聚煤盆地的不同演化階段;靠近盆緣斷裂的內(nèi)側(cè)發(fā)育粗碎屑沖積扇;煤層和煤層組沿走向形成富煤帶,沿傾向與盆緣沖積扇帶呈犬牙交錯(cuò);斷陷型聚煤盆地中常形成巨厚煤層;含煤巖系的巖性巖相變化劇烈,對比
41、困難。13. 希爾特定律的意義及其局限性14. 煤變質(zhì)水平分帶的特點(diǎn)及其意義(結(jié)合三種變質(zhì)作用)。15. 深成變質(zhì)作用的熱源及影響因素地?zé)醽碓从? 原始的地球殘余熱; 化學(xué)反應(yīng)熱; 潮汐摩擦熱; 放射性元素衰變熱; 重物質(zhì)位移熱等。影響因素: 熱源不同; 大地構(gòu)造特征; 構(gòu)造斷裂破壞程度; 巖石導(dǎo)熱性; 地下深處巖漿巖性質(zhì)和活動(dòng)特征; 地下水活動(dòng)特征等。 這些因素將造成各地區(qū)地溫梯度的差異。 16.煤層與頂板的接觸關(guān)系(煤層形成時(shí)的環(huán)境條件和泥炭堆積的幾個(gè)學(xué)說,考慮頂板、底板沉積環(huán)境與煤層沉積環(huán)境的連續(xù)解釋)。(1)明顯接觸:明顯接觸是指煤層與頂板接觸界限分明,界面平整,反映了沉積環(huán)境的迅速變
42、化(如:灰?guī)r)。 (2)過渡接觸:過渡接觸是指頂板和煤層之間夾有薄層炭質(zhì)泥巖、泥巖,或炭質(zhì)泥巖與煤薄層的互層(俗稱偽頂),反映了泥炭沼澤向覆水盆地的逐漸演。 (3)沖蝕接觸:沖蝕接觸通常表現(xiàn)為沖積相砂礫巖對下伏煤層的沖蝕(如:沖積河道)。 17. 同沉積隆起或同沉積背斜,其主要識(shí)別標(biāo)志。同沉積隆起和拗陷,實(shí)際是盆地基底不均衡沉降的表現(xiàn),主要通過沉積厚度和巖性巖相的差異反映出來。主要識(shí)別標(biāo)志:(1)含煤巖系或?qū)佣魏穸蕊@著減薄;(2)沉積間斷面頻繁:代表淺水環(huán)境的層面流水構(gòu)造和膠結(jié)硬化的風(fēng)化殼發(fā)育,流水再搬運(yùn)作用顯著。有時(shí)隆起于沉積界面之上,導(dǎo)致某些層段的缺失,或成為局部陸源區(qū);(3)沉積超覆現(xiàn)象
43、明顯,沉積剖面旋回結(jié)構(gòu)不對稱:海退部分沉積物由于遭受剝蝕和再搬運(yùn)而顯著減薄,因此旋回曲線顯示快速海退。(4)巖性巖相發(fā)生明顯變化:一般為粗碎屑巖分布區(qū);有時(shí)則為粘土巖或泥炭沼澤沉積持續(xù)發(fā)育區(qū),煤層向同沉積隆起或同沉積背斜合并;向拗陷帶分岔,各分岔煤層與合并后的厚煤層的相應(yīng)分層可以對比。(5)煤層底板根土巖比較發(fā)育:反映較長時(shí)間的暴露和較深的風(fēng)化層。 補(bǔ):斷陷型聚煤盆地沉積充填和成煤特征 沉降中心靠近盆緣斷裂一側(cè); 盆地中心與沉降中心、沉積中心不一致,沉積中心與沉降中心基本一致; 充填沉積具有間歇性,斷裂控制沉積充填; 構(gòu)造-巖相式樣復(fù)雜;地層構(gòu)成具有雙層結(jié)構(gòu)(活動(dòng)與穩(wěn)定); 煤層變化快,對比困
44、難; 聚煤區(qū)沿盆地走向展布,傾向上呈犬牙交錯(cuò)狀; 地層在盆地邊緣呈擴(kuò)張超覆與退縮分化特點(diǎn); 有的盆地具有陡坡與緩坡帶。4、 有關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)1.煤的成因分類及依據(jù).2. 煤化作用的因素.一、溫度煤化作用最重要的影響因素。隨著沉降深度的變化,溫度的增加使得煤化作用程度提高,因此煤化作用的演化決定于煤的受熱史。煤化程度增高的速度,有人稱為“煤級(jí)梯度”或“煤化梯度”。它首先決定于地區(qū)的地?zé)釛l件,即地?zé)崽荻茸兓4蟮責(zé)崃髦蹈叩責(zé)崽荻雀呙夯荻雀呙旱淖冑|(zhì)程度高。溫度的影響因素:(1)當(dāng)?shù)氐拇蟮責(zé)崃骷肮诺販靥荻龋号璧氐販貓?;?)地球深部巖漿活動(dòng),巖漿熱的疊加狀況;(3)構(gòu)造熱流場;(4)放射性物質(zhì)產(chǎn)生的熱
45、;(5)下伏和共生巖石的導(dǎo)熱性能等。二、時(shí)間在煤化作用中,煤在溫度、壓力作用下所經(jīng)歷的時(shí)間長短,特別是在地質(zhì)上的時(shí)間延續(xù),都是不可忽視的因素。 時(shí)間因素在較高的溫度下往往更加明顯,當(dāng)溫度過低,時(shí)間因素就不易起作用了。 三、壓力:壓力的雙重特點(diǎn) 在不同壓力下的煤化實(shí)驗(yàn)更加確認(rèn)了靜壓力對化學(xué)煤化作用起著抑制作用。壓力因素雖阻礙化學(xué)反應(yīng),但卻引起煤的物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。在煤化作用中,起決定作用的是化學(xué)煤化作用,而不是物理煤化作用。三、壓力:壓力的雙重特點(diǎn) 在構(gòu)造壓應(yīng)力作用下,剪切與拉伸能使芳香族單元層沿石墨形成的方向更加排列有序,這在半石墨化、石墨化階段表現(xiàn)的更為明顯。靜壓力使煤的孔隙率和水分降低、比
46、重增加,還促使芳香族稠環(huán)平行于層面作有規(guī)則的排列。構(gòu)造應(yīng)力影響到反射率值及鏡質(zhì)組的各向異性,其光性也發(fā)生變化。3. 主要的煤化作用指標(biāo):水分,灰分,揮發(fā)分,發(fā)熱量,有關(guān)元素,發(fā)射率等.4.宏觀煤巖成分與類型(結(jié)合泥炭化作用特點(diǎn)).5.煤的物理性質(zhì)(表色、粉色、透光色、光澤、反射率、內(nèi)表面積、孔隙率).6.煤的內(nèi)生和外生裂隙.內(nèi)生裂隙是在煤化過程中,煤中的凝膠化物質(zhì)受到溫度和壓力等因素的影響,體積均勻收縮產(chǎn)生內(nèi)張力而形成的一種張裂隙。內(nèi)生裂隙主要出現(xiàn)在鏡煤中,有時(shí)也出現(xiàn)在均勻致密的光亮型煤分層中。內(nèi)生裂隙一般都垂直或大致垂直于層理面,只發(fā)育在鏡煤或光亮煤條帶或分層內(nèi)。內(nèi)生裂隙面較平坦光滑,有時(shí)可
47、見到十分細(xì)密的環(huán)紋組成的眼球狀張力痕跡。內(nèi)生裂隙有大致互相垂直的兩組,其中,一組較發(fā)育,稱為主要裂隙組;另一組則較稀疏,稱為次要裂隙組。 內(nèi)生裂隙的發(fā)育程度與煤化程度有關(guān)。中煤化階段的焦煤、瘦煤內(nèi)生裂隙最發(fā)育,5cm內(nèi)約有3060條(主要裂隙組);而低或高煤階的煙煤則減少,5cm內(nèi)為1020條;無煙煤和褐煤中內(nèi)生裂隙很少或沒有。 觀察煤的內(nèi)生裂隙時(shí),要在打開的鏡煤層理面上觀察,而在垂直層理的斷面上往往看不清楚。 外生裂隙是在煤層形成之后,受構(gòu)造應(yīng)力的作用而產(chǎn)生。特點(diǎn):外生裂隙可出現(xiàn)在煤層的任何部分,與煤層的層理呈不同角度相交,并切穿煤巖成分和煤分層的層理。外生裂隙面上常有波狀、羽毛狀或光滑的滑
48、動(dòng)痕跡,有時(shí)可見到次生礦物或破碎的煤屑。外生裂隙面有時(shí)與內(nèi)生裂隙面重疊。 7. 煤的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造.煤的結(jié)構(gòu)是指煤巖成分的形態(tài)、大小、厚度、植物組織殘跡,以及它們之間相互關(guān)系所表現(xiàn)出來的特征煤的結(jié)構(gòu)反映了成煤原始物質(zhì)的成分、性質(zhì)及在成煤時(shí)和成煤后的變化。特點(diǎn):在低煤級(jí)煤中,煤的結(jié)構(gòu)很清楚;隨著煤化程度的增高,各種煤巖成分的性質(zhì)逐漸接近,因而煤的結(jié)構(gòu)就逐漸變得均一。 煤的構(gòu)造是指煤巖成分空間排列和分布所表現(xiàn)出來的特征。它與煤巖成分自身的特征(形態(tài)、大小等)無關(guān),而與成煤原始物質(zhì)聚積時(shí)的環(huán)境有關(guān)。煤的原生構(gòu)造分為層狀構(gòu)造和塊狀構(gòu)造。8. 描述結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體與均質(zhì)鏡質(zhì)體.1結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體 保存有植物的細(xì)胞結(jié)構(gòu),
49、在煤中往往呈透鏡體狀產(chǎn)出。把細(xì)胞壁稱為結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體;細(xì)胞腔往往被無結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體、樹脂體、微粒體或粘土礦物所充填,胞腔充填物不屬于結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體。根據(jù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)保存的完好程度,又可分為以下兩種亞組分: 1)結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體1:細(xì)胞結(jié)構(gòu)保存完好,胞腔排列整齊。胞壁不膨脹或稍有膨脹。 2)結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體2:細(xì)胞膨脹,胞腔大小不一,排列不整齊。2均質(zhì)鏡質(zhì)體植物木質(zhì)纖維組織經(jīng)凝膠化作用變成均一狀的凝膠。在煤中以透鏡狀或條帶狀產(chǎn)出。均質(zhì)鏡質(zhì)體輪廓清楚,成分均一,不含任何其它雜質(zhì)9. 描述孢子體.樹脂體和木栓體.1孢子體 孢子是孢子植物的繁殖器官。煤中的孢子體是孢子的外細(xì)胞壁,其內(nèi)壁主要由纖維素組成,成煤過程中和孢腔內(nèi)的原生質(zhì)
50、一起被破壞。外孢壁主要由孢粉質(zhì)組成,致密堅(jiān)硬,容易保存下來。異孢植物的孢子有雌雄之分,雌性孢子個(gè)體大,稱大孢子雄性孢子個(gè)體小,稱小孢子。同孢植物的孢子無雌雄之分。 特點(diǎn)1)從低煤階到中煤階,孢子體透光色由黃變?yōu)槌燃t色、紅色,反光色從暗灰變?yōu)榛疑?)孢子體的折射率隨煤級(jí)增高而增大;3)韌性好;磨蝕硬度大,突起高,顯微硬度隨煤化程度而增高。4)孢子體主要由孢粉質(zhì)組成,隨煤化程度增高,碳含量增高,氧和氫含量減少。1)大孢子直徑一般為0.13mm。在垂直層理的切面上,大孢子呈被壓扁的扁平體,為封閉的長環(huán)狀、折曲處呈鈍圓形。外緣多半光滑,有時(shí)表面有瘤狀、棒狀、刺狀等各種紋飾。孢壁有時(shí)可顯示粒狀結(jié)構(gòu),有時(shí)可分出外層和內(nèi)層。2)小孢子一般小于0.1mm。多呈扁環(huán)狀、細(xì)短的線條狀或蠕蟲狀等,有時(shí)分散或聚集在一起成小孢子堆。小孢子形狀與花粉很相似?;ǚ凼欠N子植物的繁殖器官,其大小一般為0.05mm。小孢子有三射
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