第2章泥炭化作用和腐泥化作用

1、1第二章第二章 泥炭化作用和腐泥化作用泥炭化作用和腐泥化作用 泥炭化作用 殘植化作用 腐泥化作用 泥炭成分、性質(zhì)的影響因素 煤的成因分類2第一節(jié)第一節(jié) 泥炭化作用泥炭化作用 植物的破壞、分解 泥炭化作用 凝膠化作用 絲炭化作用 泥炭的積累速度3一、植物的破壞與分解一、植物的破壞與分解1 1、腐朽作用、腐朽作用 在空氣充足的條件下，植物殘骸被在空氣充足的條件下，植物殘骸被完全氧化完全氧化，分解為分解為二氧化碳和水二氧化碳和水。植物物質(zhì)中只有樹脂、蠟。植物物質(zhì)中只有樹脂、蠟質(zhì)仍在地表被保留下來。質(zhì)仍在地表被保留下來。在這種條件下，植物物在這種條件下，植物物質(zhì)所遭受的生物化學(xué)氧化分解，稱為腐朽作用。

2、質(zhì)所遭受的生物化學(xué)氧化分解，稱為腐朽作用。第一節(jié)第一節(jié) 泥炭化作用泥炭化作用42、腐敗作用、腐敗作用 腐敗作用出現(xiàn)在大氣不能充分溝通，而植物腐敗作用出現(xiàn)在大氣不能充分溝通，而植物物質(zhì)充分被水浸潤(rùn)的條件下，此時(shí)有機(jī)物質(zhì)未物質(zhì)充分被水浸潤(rùn)的條件下，此時(shí)有機(jī)物質(zhì)未能完全分解，其最終產(chǎn)物雖仍為能完全分解，其最終產(chǎn)物雖仍為CO2和和H2O，但仍留存富碳的殘骸，形成暗色的腐植物質(zhì)。但仍留存富碳的殘骸，形成暗色的腐植物質(zhì)。第一節(jié)第一節(jié) 泥炭化作用泥炭化作用51、泥炭化作用的特點(diǎn) 定義：定義：泥炭化作用是植物物質(zhì)經(jīng)受生物化學(xué)分解及合成的泥炭化作用是植物物質(zhì)經(jīng)受生物化學(xué)分解及合成的復(fù)雜過程，最終形成泥炭的作用。

3、復(fù)雜過程，最終形成泥炭的作用。 屬性屬性: 也是也是種植物物質(zhì)的生物化學(xué)分解作用，它與水解作種植物物質(zhì)的生物化學(xué)分解作用，它與水解作用、氧化與還原作用有關(guān)。用、氧化與還原作用有關(guān)。 條件條件: 發(fā)生于覆水地區(qū)的水位以下，即與大氣局部溝通的狀發(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)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。態(tài)產(chǎn)物有二氧化碳、水、沼氣和少量氮。 二、泥炭化作用（重點(diǎn)）二、泥炭化作用（重點(diǎn)）6二、泥炭化作用（重點(diǎn)）二、泥炭化作用（重點(diǎn)）2、泥炭沼澤的垂直剖面氧化環(huán)境的表層、中間層及還原

4、環(huán)境的底層。泥炭沼澤表層又稱為泥炭形成層：植物的氧化分解和水解作用主要是在泥炭沼澤表層進(jìn)行。泥炭沼澤表層含有大量微生物，隨深度變化喜氧細(xì)菌與厭氧細(xì)菌呈規(guī)律性變化7二、泥炭化作用（重點(diǎn)）二、泥炭化作用（重點(diǎn)）8二、泥炭化作用（重點(diǎn)）二、泥炭化作用（重點(diǎn)）3、泥炭沼澤化階段劃分兩個(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(jiǎn)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。這一過程稱為腐植化作用。9二、泥炭化作用（重點(diǎn)）二、泥炭化作用（重點(diǎn)）F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

5、中很少，而產(chǎn)生了植物中沒有的大量腐植酸。F元素組成中，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。10二、泥炭化作用（重點(diǎn)）二、泥炭化作用（重點(diǎn)）1）生物化學(xué)分解作用 在生物化學(xué)分解作用中，植物組織的各種有機(jī)組分的抗分解能力各不相同，最易分解的是:F原生質(zhì)脂肪、果膠質(zhì)、纖維素、半纖維素木質(zhì)素、木栓質(zhì)、角質(zhì)、孢粉質(zhì)、蠟質(zhì)和樹脂。11二、泥炭化作用（重點(diǎn)）二、泥炭化作用（重點(diǎn)）（1）纖維素易于被強(qiáng)無機(jī)酸水解或被喜氧和厭氧細(xì)菌、真菌等菌類所分解。（2）半纖維素水解后形成簡(jiǎn)

6、單的單糖、己糖、戊糖，進(jìn)而在充氧的條件下單糖變?yōu)镃O2和H2O，在缺氧條件下，由于微生物作用，形成沼氣。（3）木質(zhì)素中有甲氧基官能團(tuán)，具有芳烴特征，抵抗分解能力較強(qiáng)，只有在菌類和其他微生物作用下分解。（4）脂肪分解成甘油和較復(fù)雜的脂肪酸，在菌類及細(xì)菌活動(dòng)下可在分解成簡(jiǎn)單的脂肪酸、 CO2和H2O,也可分解出沼氣。（5）蠟質(zhì)、樹脂等抵抗化學(xué)和微生物的分解作用能力最強(qiáng)。12二、泥炭化作用（重點(diǎn)）二、泥炭化作用（重點(diǎn)）2）生物化學(xué)合成作用 定義：形成若干新的有機(jī)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。（黃褐色塑性物質(zhì)，具膠體特征） 注意：腐植酸不是單一的有機(jī)化合物，而是一組由近似的、分子大

7、小不等且結(jié)構(gòu)不一的羥基芳香羧酸組成的復(fù)雜混合物。這種復(fù)雜混合物的形成作用，稱為腐植化作用。13二、泥炭化作用（重點(diǎn)）二、泥炭化作用（重點(diǎn)）3）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。 腐植物質(zhì)主要來源于植物的何種有機(jī)組分，曾有過長(zhǎng)期的爭(zhēng)論（即“木質(zhì)素說”和“纖維素說”），實(shí)際上木質(zhì)素、纖維素、丹寧酸、蛋白質(zhì)、類脂物質(zhì)等植物物質(zhì)參與了腐植化作用，它們對(duì)腐植物質(zhì)形成的貢獻(xiàn)程度，還存在不同認(rèn)識(shí)。14二、泥炭化作用（重點(diǎn)）二、泥炭化作用（重點(diǎn)）4、泥炭沼澤有機(jī)組分：腐植酸：是泥炭沼澤

8、中的主要成分；瀝青質(zhì)：合成作用形成，也可以由樹脂、蠟質(zhì)、孢粉質(zhì)轉(zhuǎn)化而來；未分解或未完全分解的纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)和木質(zhì)素；變化不大的穩(wěn)定組分：如角質(zhì)膜、樹脂、孢粉等。15三、凝膠化作用（重點(diǎn)）三、凝膠化作用（重點(diǎn)）1、凝膠化作用的特點(diǎn)、凝膠化作用的特點(diǎn) 概念：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。 條件:較為停滯的、不太深的覆水條件下，弱氧化至還原環(huán)境，厭氧細(xì)菌的參與。 植物的木質(zhì)纖維組織一方面進(jìn)行生物化學(xué)變化，一方面進(jìn)行膠體化學(xué)變化，二者同時(shí)發(fā)生和進(jìn)行導(dǎo)致物質(zhì)成分和物理結(jié)構(gòu)兩方面都發(fā)生變化。 16三

9、、凝膠化作用（重點(diǎn)）三、凝膠化作用（重點(diǎn)）2、生物化學(xué)凝膠化作用：、生物化學(xué)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(xì)菌的作用在形成腐植酸等物質(zhì)的同時(shí)，還經(jīng)歷著一個(gè)膠體化學(xué)變化：既有因微生物活動(dòng)而引起的化學(xué)成分的變化；又有膠體化學(xué)的變化，故全稱應(yīng)為“生物化學(xué)凝膠化作用”。17三、凝膠化作用（重點(diǎn)）三、凝膠化作用（重點(diǎn)） 3、凝膠化作用的產(chǎn)物、凝膠化作用的產(chǎn)物 凝膠化作用進(jìn)行的強(qiáng)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)。 (1)如果植物組織的細(xì)胞壁在變化過程中只發(fā)生了微弱的膨脹，則植物的細(xì)胞組織仍能保持規(guī)則的排列，細(xì)胞腔明顯。 (2)凝膠化作用的程度不同，產(chǎn)生的

10、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。結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體2胞壁膨脹，胞腔變小，胞腔大小不一，排列不整齊 江蘇徐州夏橋，P11，太原組16煤層，透射光。18結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體1（紅）、樹脂體（黃）甘肅禮縣任家灣，J2，延安組52煤層，透射光。19若細(xì)胞腔也充滿了凝膠化物質(zhì)，但植物結(jié)構(gòu)通過凝膠化物質(zhì)深淺色調(diào)的不同仍可以辨認(rèn)時(shí)，即轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)鏡煤體。19均勻鏡質(zhì)體江蘇徐州張小樓， P22 ，下石盒子組煤層，透射光。20當(dāng)凝膠化作用進(jìn)行的十分強(qiáng)烈，植物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)完全消失，形成了均勻的凝膠化物質(zhì)，轉(zhuǎn)變成煤后即成為無結(jié)構(gòu)鏡煤體。 20212122三、絲炭化作用（重點(diǎn)）三、絲炭化作用（重點(diǎn)

11、）1.概念: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。 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(jī)組成來看主要也是植物細(xì)胞壁中的木質(zhì)素和纖維素。23四、絲炭化作用（重點(diǎn)）四、絲炭化作用（重點(diǎn)）3.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(duì)地增加.24四、絲炭化作用（重點(diǎn)）四、絲炭化作用（重點(diǎn)）4.幾種學(xué)說 (1)“森林火災(zāi)說”，即認(rèn)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)絲炭化物質(zhì)的形成主要是由于氧

12、化作用和脫氫、脫水作用，它是在沼澤覆水程度起了變化，當(dāng)沼澤表面變得比較干燥，氧的供應(yīng)較為充分的情況下發(fā)生的。25四、絲炭化作用（重點(diǎn)）四、絲炭化作用（重點(diǎn)）特點(diǎn):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(duì)地增加。 部分絲炭沒有經(jīng)過明顯地凝膠化作用，因而植物細(xì)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)。絲質(zhì)體；微絲煤262627四、絲炭化作用（重點(diǎn)）四、絲炭化作用（重點(diǎn)）5、絲炭化作用過程的復(fù)雜性 自然界所見煤的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造往往是十分復(fù)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

13、程度的變化)，又發(fā)生絲炭化作用。28四、絲炭化作用（重點(diǎn)）四、絲炭化作用（重點(diǎn)）注意注意: 凝膠化作用與絲炭化所發(fā)生環(huán)境不同：凝膠化作用是在弱氧化至還原環(huán)境下形成，絲炭化作用是在氧化環(huán)境中發(fā)生，后迅速轉(zhuǎn)入弱氧化或還原環(huán)境下。 經(jīng)歷作用不同，成分不一樣：部分絲炭沒有經(jīng)歷凝膠化作用，細(xì)胞結(jié)構(gòu)幾乎未經(jīng)歷膨脹變形，保持了植物的組織結(jié)構(gòu)。 同一植物遺體可以經(jīng)歷兩種不同的過程，形成相應(yīng)的組分29五、泥炭的積累速度五、泥炭的積累速度泥炭的積累 與大氣和土壤的溫度密切有關(guān)。 溫度影響植物的生長(zhǎng)速度和生長(zhǎng)量；1. 溫度影響微生物的繁殖和活動(dòng)，從而影響植物死亡后的分解速度。陸上土壤中有機(jī)質(zhì)的破壞有機(jī)物的生長(zhǎng)沼澤條

14、件下有機(jī)質(zhì)的破壞05101520253035404550溫度 / C30五、泥炭的積累速度五、泥炭的積累速度泥炭的積累2.與植物類型、沼澤富水程度、介質(zhì)酸堿性及微生物活動(dòng)對(duì)植物遺體分解速度等多因素有關(guān)。3.地質(zhì)歷史時(shí)期地質(zhì)特征，如構(gòu)造、氣候等也會(huì)影響到泥炭沼澤的發(fā)育。31第二節(jié) 殘植化作用1.殘植化作用的概念 當(dāng)泥炭化過程中水介質(zhì)流通較暢，長(zhǎng)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。 32第二節(jié) 殘植化作用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(dòng)特性; (2)長(zhǎng)期有新鮮氧供應(yīng),發(fā)生氧化作用;

15、(3)泥炭化形成的物質(zhì)一部分被帶走,穩(wěn)定組分聚集。 33第二節(jié) 殘植化作用3.在煤層中的分布 (1)整個(gè)煤層或者分層或者煤巖條帶 通過鏡下研究，有時(shí)發(fā)現(xiàn)煤層的某些分層甚至整個(gè)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(shí)可達(dá)到90以上。 角質(zhì)體（鑲邊狀），熒光體343435第二節(jié) 殘植化作用 (2)一般的組分組合特點(diǎn) 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(diǎn)亦可做為氧化作用較強(qiáng)的證據(jù)。36第二節(jié) 殘植化作用泥 炭 表 層 =潛 水 面泥 炭 表 層地 下 水 面321圖2-2 由于潛水面降低原地生成的殘植煤1-在泥炭中分散存在的植物穩(wěn)定

16、組分；2-集中后的植物穩(wěn)定組分；3-有氧的環(huán)境下遭受氧化分解的泥炭層37第二節(jié) 殘植化作用4.異地殘植煤 殘植煤的形成也有異地生成的方式。如在泥炭被搬運(yùn)過程中，大部分凝膠化組分和絲碳化組分被破壞，而穩(wěn)定組分相對(duì)得以富集，從而形成殘植煤。38第二節(jié) 殘植化作用21圖2-3 異地生成的殘植煤（據(jù)煤田地質(zhì)學(xué)，鄒常璽等主編，1989）1-穩(wěn)定組分集中的泥炭層；2-受到剝蝕的泥炭層39第三節(jié) 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(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。2.腐泥化作用形成的環(huán)境和條件 (1)水

17、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40第三節(jié) 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(jī)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。 41第三節(jié) 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

18、不相同。 42第四節(jié) 泥炭成分、性質(zhì)的影響因素u 植物群落植物群落u 營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)u 介質(zhì)的酸度介質(zhì)的酸度u 介質(zhì)的氧化還原條件介質(zhì)的氧化還原條件43一、植物群落一、植物群落 植物是成煤的原始質(zhì)料，因此植物群落不同就會(huì)影響泥植物是成煤的原始質(zhì)料，因此植物群落不同就會(huì)影響泥炭的性質(zhì)。炭的性質(zhì)。1、木本植物構(gòu)成的森林沼澤、木本植物構(gòu)成的森林沼澤：由于植物本身富含木質(zhì)纖維：由于植物本身富含木質(zhì)纖維組織，在其他條件適合時(shí)就容易形成凝膠化物質(zhì)較多的泥組織，在其他條件適合時(shí)就容易形成凝膠化物質(zhì)較多的泥炭。地史上石炭紀(jì)溫濕氣候帶的森林沼澤，盛產(chǎn)鱗木、封炭。地史上石炭紀(jì)溫濕氣候帶的森林沼澤，盛產(chǎn)鱗木、封印

19、木等具有粗大樹干的木本植物。該聚煤期形成的煤在世印木等具有粗大樹干的木本植物。該聚煤期形成的煤在世界許多煤田中都以富光亮型煤為特征，這固然取決于當(dāng)時(shí)界許多煤田中都以富光亮型煤為特征，這固然取決于當(dāng)時(shí)的堆積環(huán)境，但植物群落的特征也是一個(gè)重要前提。的堆積環(huán)境，但植物群落的特征也是一個(gè)重要前提。第四節(jié) 泥炭成分、性質(zhì)的影響因素442 2、蘆葦沼澤：、蘆葦沼澤：由于其植物組成缺乏木質(zhì)素，含較多的纖維由于其植物組成缺乏木質(zhì)素，含較多的纖維素和蛋白質(zhì)，這些不穩(wěn)定的成分容易被分解破壞，從而使素和蛋白質(zhì)，這些不穩(wěn)定的成分容易被分解破壞，從而使穩(wěn)定組分富集，成煤后形成富含穩(wěn)定組分穩(wěn)定組分富集，成煤后形成富含穩(wěn)定

20、組分( (殼質(zhì)組殼質(zhì)組) )的煤。的煤。3 3、苔蘚植物：、苔蘚植物：由于其富含防腐劑由于其富含防腐劑( (酚酚) )，故抗分解的能力很，故抗分解的能力很強(qiáng)，在苔蘚泥炭中就保留了較多的不穩(wěn)定的纖維素和半纖強(qiáng)，在苔蘚泥炭中就保留了較多的不穩(wěn)定的纖維素和半纖維素維素；在組成上可以看到細(xì)碎屑狀的地苔和由混生的針葉在組成上可以看到細(xì)碎屑狀的地苔和由混生的針葉樹形成的凝膠化物質(zhì)的條帶。樹形成的凝膠化物質(zhì)的條帶。4 4、半水生植物：、半水生植物：形成的泥炭成煤后多為暗淡煤。形成的泥炭成煤后多為暗淡煤。第三節(jié) 泥炭成分、性質(zhì)的影響因素45二、營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)二、營(yíng)養(yǎng)供應(yīng) 根據(jù)沼澤對(duì)植物所需的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)分為根據(jù)沼澤對(duì)植

21、物所需的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)分為滋育的滋育的、中滋育中滋育的的和和低滋育低滋育的三種類型，其所形成的泥炭相應(yīng)地稱為的三種類型，其所形成的泥炭相應(yīng)地稱為富營(yíng)養(yǎng)型富營(yíng)養(yǎng)型泥炭泥炭、中營(yíng)養(yǎng)型泥炭中營(yíng)養(yǎng)型泥炭和和貧營(yíng)養(yǎng)型泥炭貧營(yíng)養(yǎng)型泥炭。1、富營(yíng)養(yǎng)型泥炭：、富營(yíng)養(yǎng)型泥炭：由地下水供給的低位沼澤通常是滋育沼澤，由地下水供給的低位沼澤通常是滋育沼澤，因?yàn)榈叵滤畮砹舜罅康V物質(zhì)，有利于植物的大量繁殖。這因?yàn)榈叵滤畮砹舜罅康V物質(zhì)，有利于植物的大量繁殖。這種沼澤形成的富營(yíng)養(yǎng)型泥炭的灰分一般較高。我國(guó)的第四系種沼澤形成的富營(yíng)養(yǎng)型泥炭的灰分一般較高。我國(guó)的第四系泥炭中泥炭中90屬于這種類型。地史上各成煤期的沼澤亦以滋育屬于這

22、種類型。地史上各成煤期的沼澤亦以滋育沼澤為主。沼澤為主。第四節(jié) 泥炭成分、性質(zhì)的影響因素46二、營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)二、營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)2、貧營(yíng)養(yǎng)型泥炭、貧營(yíng)養(yǎng)型泥炭：由大氣降水補(bǔ)給的高位沼澤，由于缺乏礦物：由大氣降水補(bǔ)給的高位沼澤，由于缺乏礦物質(zhì)，故屬低滋育沼澤。在這種沼澤中鈣、磷酸、碳酸鉀、氮等質(zhì)，故屬低滋育沼澤。在這種沼澤中鈣、磷酸、碳酸鉀、氮等僅是低位沼澤的僅是低位沼澤的15左右。由于礦物質(zhì)少，泥炭化作用所產(chǎn)生左右。由于礦物質(zhì)少，泥炭化作用所產(chǎn)生的腐植酸不易形成腐植酸鹽，因而腐植酸逐漸積累，并使沼澤的腐植酸不易形成腐植酸鹽，因而腐植酸逐漸積累，并使沼澤水的酸度增強(qiáng)，微生物活動(dòng)減弱，形成酸性較高的泥炭，其中

23、水的酸度增強(qiáng)，微生物活動(dòng)減弱，形成酸性較高的泥炭，其中常具有保存完好的植物結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變而成的煤低硫、低灰，易于常具有保存完好的植物結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變而成的煤低硫、低灰，易于提取大量的瀝青質(zhì)。提取大量的瀝青質(zhì)。3、中位沼澤：、中位沼澤：其營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)條件介于二者之間，屬中滋育沼澤。其營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)條件介于二者之間，屬中滋育沼澤。第四節(jié) 泥炭成分、性質(zhì)的影響因素47第四節(jié) 泥炭成分、性質(zhì)的影響因素東北各類泥炭化學(xué)組成比較表（絕對(duì)干燥物質(zhì)）類型類型有機(jī)有機(jī)質(zhì)質(zhì)粗灰粗灰分分pHpH全全N NP P2 2O O5 5K K2 2O OCaOCaO腐植酸腐植酸富營(yíng)養(yǎng)型泥炭富營(yíng)養(yǎng)型泥炭(低位泥炭低位泥炭) 中營(yíng)養(yǎng)型泥炭中營(yíng)養(yǎng)型

24、泥炭(中位泥炭中位泥炭) 貧營(yíng)養(yǎng)型泥炭貧營(yíng)養(yǎng)型泥炭(高位泥炭高位泥炭)647693362476.55.54.52.31.81.20.490.390.170.270.260.231.420.880.3920401530102048三、介質(zhì)的酸度三、介質(zhì)的酸度 沼澤水的酸度直接影響細(xì)菌的生存和活動(dòng)，因面對(duì)泥炭化作沼澤水的酸度直接影響細(xì)菌的生存和活動(dòng)，因面對(duì)泥炭化作用有重要影響。用有重要影響。介質(zhì)酸度越高愈不利于細(xì)菌的生存介質(zhì)酸度越高愈不利于細(xì)菌的生存；中性至偏；中性至偏弱堿性的介質(zhì)弱堿性的介質(zhì)(PH值值7.07.5)最利于細(xì)菌的繁殖；特別是當(dāng)含鈣最利于細(xì)菌的繁殖；特別是當(dāng)含鈣離子的水與充分的氧共同

25、存在時(shí)，細(xì)菌活動(dòng)最盛。離子的水與充分的氧共同存在時(shí)，細(xì)菌活動(dòng)最盛。 細(xì)菌的活動(dòng)程度影響植物遺體在沼澤水中的分解程度和化細(xì)菌的活動(dòng)程度影響植物遺體在沼澤水中的分解程度和化學(xué)變化。學(xué)變化。細(xì)菌活動(dòng)愈強(qiáng)烈，分解作用進(jìn)行得愈充分細(xì)菌活動(dòng)愈強(qiáng)烈，分解作用進(jìn)行得愈充分，原來的植，原來的植物結(jié)構(gòu)保存得愈差，所形成的凝膠化物質(zhì)常是無結(jié)構(gòu)的。這種物結(jié)構(gòu)保存得愈差，所形成的凝膠化物質(zhì)常是無結(jié)構(gòu)的。這種情況下形成的煤揮發(fā)分較高，焦化過程中軟化溫度低，粘結(jié)性情況下形成的煤揮發(fā)分較高，焦化過程中軟化溫度低，粘結(jié)性也較好。也較好。第四節(jié) 泥炭成分、性質(zhì)的影響因素49四、介質(zhì)的氧化還原條件四、介質(zhì)的氧化還原條件 沼澤中沼澤

26、中氧的供給氧的供給情況決定了介質(zhì)的情況決定了介質(zhì)的氧化還原條件氧化還原條件，從而對(duì)，從而對(duì)細(xì)菌的種類和活動(dòng)情況有重要影響，從而影響著生物化學(xué)作用細(xì)菌的種類和活動(dòng)情況有重要影響，從而影響著生物化學(xué)作用的強(qiáng)烈程度，進(jìn)而影響到泥炭的組成和性質(zhì)。的強(qiáng)烈程度，進(jìn)而影響到泥炭的組成和性質(zhì)。 泥炭表層泥炭表層，植物遺體直接和大氣中的氧接觸，容易受到較強(qiáng)的氧，植物遺體直接和大氣中的氧接觸，容易受到較強(qiáng)的氧化而產(chǎn)生化而產(chǎn)生貧氫的絲炭貧氫的絲炭；而在停滯的沼澤水的覆蓋下，氧的供應(yīng)受到限；而在停滯的沼澤水的覆蓋下，氧的供應(yīng)受到限制，容易產(chǎn)生制，容易產(chǎn)生富含鏡質(zhì)組的煤富含鏡質(zhì)組的煤；當(dāng)?shù)叵滤傻乇硭L(zhǎng)期緩慢地流入沼；

27、當(dāng)?shù)叵滤傻乇硭L(zhǎng)期緩慢地流入沼澤時(shí)，帶來了新鮮的氧，并將分解產(chǎn)物帶走，植物遺體受到強(qiáng)烈破壞，澤時(shí)，帶來了新鮮的氧，并將分解產(chǎn)物帶走，植物遺體受到強(qiáng)烈破壞，穩(wěn)定組分即相對(duì)富集，容易形成穩(wěn)定組分即相對(duì)富集，容易形成殘植煤殘植煤。第四節(jié) 泥炭成分、性質(zhì)的影響因素50第四節(jié) 泥炭成分、性質(zhì)的影響因素五、古地理環(huán)境對(duì)泥炭的影響五、古地理環(huán)境對(duì)泥炭的影響1、聚積環(huán)境與硫含量、聚積環(huán)境與硫含量 近海型煤田的許多煤層，煤中硫分都相當(dāng)高，尤近海型煤田的許多煤層，煤中硫分都相當(dāng)高，尤其當(dāng)煤層具有海相頂板時(shí)更為突出，有時(shí)硫含量其當(dāng)煤層具有海相頂板時(shí)更為突出，有時(shí)硫含量甚至高達(dá)甚至高達(dá)8-12%，而遠(yuǎn)海型煤田的煤層

28、一般硫分，而遠(yuǎn)海型煤田的煤層一般硫分都比較近，這和成煤的泥炭沼澤聚積環(huán)境有關(guān)。都比較近，這和成煤的泥炭沼澤聚積環(huán)境有關(guān)。51第四節(jié) 泥炭成分、性質(zhì)的影響因素 濱海沼澤泥炭硫含量高，不僅與成煤植物富濱海沼澤泥炭硫含量高，不僅與成煤植物富硫有關(guān)，更重要的是和濱海泥炭沼澤的介質(zhì)有關(guān)硫有關(guān)，更重要的是和濱海泥炭沼澤的介質(zhì)有關(guān)。海水中硫平均含量是。海水中硫平均含量是0.0888%0.0888%，主要以硫酸根離，主要以硫酸根離子形式存在，而河水中硫酸根離子含量不超過十子形式存在，而河水中硫酸根離子含量不超過十萬分之幾。海水中豐富的硫酸根離子是造成濱海萬分之幾。海水中豐富的硫酸根離子是造成濱海泥炭富硫的重要

29、物質(zhì)基礎(chǔ)。泥炭富硫的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。52第四節(jié) 泥炭成分、性質(zhì)的影響因素2.聚煤環(huán)境與煤的“還原程度” 蘇聯(lián)的煤田地質(zhì)工作者認(rèn)為，這種現(xiàn)象和濱海泥炭沼澤的介質(zhì)化學(xué)特征有關(guān)。具有上述特點(diǎn)的煤被稱為“強(qiáng)還原煤”?！皬?qiáng)還原煤”是在堿性介質(zhì)、停滯和厭氧的還原環(huán)境中形成的，其凝膠化組分的透光色比“弱還原煤”淺，往往帶橙色色彩，而反射率低?！皬?qiáng)還原煤”富集的煤層中黃鐵礦含量高，粘土礦物以水云母、蒙脫石為主；而“弱還原煤”以高嶺石為主。53第四節(jié) 泥炭成分、性質(zhì)的影響因素五、古地理環(huán)境對(duì)泥炭的影響2.聚煤環(huán)境與煤的“還原程度”前西德煤巖學(xué)者Stach認(rèn)為，這種煤的成因與濱海沼澤環(huán)境的pH值高、細(xì)菌活躍有關(guān)，在

30、這種厭氧的堿性環(huán)境中有機(jī)質(zhì)逐步腐爛分解，形成富含脂肪、瀝青質(zhì)的分解產(chǎn)物。由于富含瀝青質(zhì)，所以在煤化程度較低時(shí)，在藍(lán)色光激發(fā)下呈明顯的淺紅棕包熒光；在煉焦煤階段，粘結(jié)性強(qiáng)。人工煤化作用的實(shí)驗(yàn)也證明了在堿性介質(zhì)條件下，形成的煤具有粘結(jié)性強(qiáng)的特點(diǎn)。54第四節(jié) 泥炭成分、性質(zhì)的影響因素五、古地理環(huán)境對(duì)泥炭的影響2.聚煤環(huán)境與煤的“還原程度”中國(guó)科學(xué)院煤化學(xué)所、煤炭科學(xué)研究院等單位對(duì)我國(guó)賈汪、魯西等煤田不同“還原程度”的煤進(jìn)行了研究。這些地區(qū)晚石炭世太原組某些煤層與早二疊世山西組煤層相比，具有還原程度較強(qiáng)的特點(diǎn)。第四節(jié) 泥炭成分、性質(zhì)的影響因素55第四節(jié) 泥炭成分、性質(zhì)的影響因素v雖然目前對(duì)于不同“還原

31、程度”煤形成的機(jī)理還不十清楚，對(duì)于“還原程度”的不同是否受原始物質(zhì)的影響還有不同的看法，但是聚積環(huán)境不同對(duì)煤的組成和性質(zhì)的影響是客現(xiàn)存在的，也是在研究煤質(zhì)變化原因和規(guī)律時(shí)所必須考慮的。運(yùn)用煤巖、煤化學(xué)、地球化學(xué)、沉積巖石學(xué)等方法對(duì)煤層及其圍巖進(jìn)行綜合研究，有可能使我們對(duì)這一問題的認(rèn)識(shí)深入一步。5657第五節(jié) 煤的成因分類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(dòng)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 。2.分類方案大大 類類類類 型型成煤原始質(zhì)料的類別和聚成煤

32、原始質(zhì)料的類別和聚積環(huán)境積環(huán)境腐腐 植植 類類腐腐 植植 煤煤高等植物在沼澤環(huán)境中形高等植物在沼澤環(huán)境中形成成殘殘 植植 煤煤腐植腐泥類腐植腐泥類腐植腐泥煤腐植腐泥煤高等植物和低等植物都占高等植物和低等植物都占重要地位，聚積于湖、沼重要地位，聚積于湖、沼過渡的環(huán)境過渡的環(huán)境腐腐 泥泥 類類腐腐 泥泥 煤煤低等植物和少量動(dòng)物在湖低等植物和少量動(dòng)物在湖泊或沼澤中積水較深部分泊或沼澤中積水較深部分形成形成第五節(jié) 煤的成因分類58一、殘植煤 殘植煤主要是由高等植物中的穩(wěn)定組分富集而成，在典型的殘植煤中穩(wěn)定組分含量一般都在5060%以上。 殘植煤常呈薄層或透鏡體夾在腐植煤中，或與其逐漸過渡，但有時(shí)也能單

33、獨(dú)構(gòu)成具有工業(yè)價(jià)值的煤層。 殘植煤光澤較暗，或具油脂光澤，韌性較大，化學(xué)工藝性質(zhì)的特點(diǎn)是：揮發(fā)分高、氫含量高、焦油產(chǎn)率高，與腐泥煤相近。 根據(jù)殘植煤的主要穩(wěn)定組分的成分可分為：等幾種類型。 第五節(jié) 煤的成因分類59第五節(jié) 煤的成因分類1.角質(zhì)殘植煤（1）煤呈灰黑色或褐黑色，光澤暗淡，新鮮斷面具油脂光澤，葉片狀結(jié)構(gòu)，往往沿層理剝成薄片，堅(jiān)韌稍具彈性，易燃有瀝青味。（2）顯微鏡下觀察：主要由厚薄不同的兩種角質(zhì)膜互層組成，以厚壁角質(zhì)膜為主，在透光下呈黃色，含量達(dá)6075%以上，此外亦有大孢子和少量凝膠化基質(zhì)和絲炭化基質(zhì)。（3）礦物雜質(zhì)含量較高，以黃鐵礦細(xì)晶和粘土礦物透鏡體為主。60第五節(jié) 煤的成因分

34、類2.樹皮殘植煤(1)樹皮殘植煤略具油脂光澤，韌性較大，易燃，帶瀝青味，以線理狀結(jié)構(gòu)為主，垂直斷面上亮暗成分相間，顯微波狀水平層理，沿層理易分成薄片。(2)其顯微組成以木栓組織和栓內(nèi)層為主，木栓組織的細(xì)胞具多角形、橢圓形等外形，其大小為0.020.08毫米，在垂直切面上常呈迭瓦狀排列；(3)凝膠化基質(zhì)條帶和絲炭化基質(zhì)透鏡條帶與木栓組織交互成層，有少量鏡煤、木質(zhì)鏡煤絲炭，角質(zhì)膜碎片；木栓組織和基質(zhì)中黃鐵礦較多，煤中粘土礦物也比較多。(4)樹皮殘植煤的揮發(fā)分高、氫含量高、焦油出率高.61第五節(jié) 煤的成因分類3.孢子殘植煤 顯微組成以孢子外壁為主，常具粒狀結(jié)構(gòu)，致密暗淡，具韌性，大多呈透鏡狀或夾層出

35、現(xiàn)在煤層中。 晚古生代孢子植物繁盛，世界上孢子殘植煤多發(fā)育于晚古生代地層中，如澳大利亞石炭二迭紀(jì)的塔斯馬尼亞煤幾乎完全由壓扁的小袍子外壁所組成。蘇聯(lián)莫斯科煤田、基澤爾煤田的早石炭世煤中也都有袍子殘植煤。我國(guó)山西大同煤出也有少量孢子殘植煤夾層。62第五節(jié) 煤的成因分類4.樹脂殘植煤 形成殘植煤需要兩個(gè)條件相配合:一是成煤原始物質(zhì)中穩(wěn)定組分較多，二是有利的聚積環(huán)境使穩(wěn)定組分富集。以我國(guó)樹皮殘植煤為例，成煤植物以鱗木和種子蕨、真蕨為主，而鱗木的皮層占莖部80%，為殘植煤的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。 樹脂殘植煤中木栓組織受不同程度的膨化，細(xì)胞結(jié)構(gòu)較模糊，木栓組織中散布著黃鐵礦微晶，很少木質(zhì)纖維組織，僅有一些

36、凝膠化基質(zhì)和少量絲炭化基質(zhì)。這些表明，聚積環(huán)境是一種還原環(huán)境，由于受海水的影響介質(zhì)呈堿性，由木質(zhì)纖維組織形成的腐植煤在堿性介質(zhì)中溶解度大，不斷被水流帶走，而化學(xué)穩(wěn)定性較強(qiáng)的木栓組織相對(duì)富集。63第五節(jié) 煤的成因分類 樹脂殘植煤煤層底板的沼澤相根土巖普遍發(fā)育，煤層的結(jié)構(gòu)和層位都比較穩(wěn)定，表明成煤植物主要是原地形成的。 在介屑和石英砂粒較多的煤中，木栓組織比較破碎，各種木質(zhì)纖維組織碎片較多，顯微組成和結(jié)構(gòu)都比較雜亂，顯然是經(jīng)過水流搬運(yùn)后再次堆積的，其成因可能屬于微異地堆積的范疇。 德國(guó)澤次魏森費(fèi)爾持的古近-新近紀(jì)地層存在；我國(guó)江西長(zhǎng)平煤田也存在該類型煤層。64第五節(jié) 煤的成因分類二、腐泥煤 腐泥煤主要是湖沼、瀉湖中的藻類等浮游生物在還原環(huán)