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1、煤化作用03第一章第一章煤煤 化化 学学Coalification第一章第一章 煤化作用及煤的变质作用类型煤化作用及煤的变质作用类型 成煤作用是原始成煤物质最终转化成煤的成煤作用是原始成煤物质最终转化成煤的全部作用，它分成全部作用，它分成两个相继的阶段两个相继的阶段：从成煤原始物质的堆积，经生物化学作用从成煤原始物质的堆积，经生物化学作用直到泥炭的形成，称为直到泥炭的形成，称为泥炭化作用阶段泥炭化作用阶段；当泥炭形成后，由于沉积盆地的沉降，泥当泥炭形成后，由于沉积盆地的沉降，泥炭被埋藏于深处，在温度、压力增高等物理、炭被埋藏于深处，在温度、压力增高等物理、化学作用下，形成褐煤、烟煤、无烟煤、变

2、无化学作用下，形成褐煤、烟煤、无烟煤、变无烟煤，称为烟煤，称为煤化作用阶段。煤化作用阶段。对于腐泥来说，则对于腐泥来说，则经历了硬腐泥、腐泥褐煤、腐泥亚烟煤、腐泥经历了硬腐泥、腐泥褐煤、腐泥亚烟煤、腐泥烟煤到腐泥无烟煤的煤化作用。烟煤到腐泥无烟煤的煤化作用。第一章第一章 煤化作用及煤的变质作用类型煤化作用及煤的变质作用类型成煤作用的阶段划分成煤作用的阶段划分 植物植物泥炭化泥炭化泥炭泥炭成岩作用成岩作用褐煤褐煤变质作用变质作用烟煤、无烟煤烟煤、无烟煤煤化作用煤化作用第一章第一章 0303煤化作用及煤的变质作用类型煤化作用及煤的变质作用类型1煤化作用的阶段与特征 第第一一章章 11煤化作用的阶段

3、与特征煤化作用的阶段与特征 一、煤的成岩作用与变质作用一、煤的成岩作用与变质作用一、煤的成岩作用与变质作用一、煤的成岩作用与变质作用(diagenesis,diagenesis,metamorphismmetamorphism)煤的成岩煤的成岩煤的成岩煤的成岩与与与与变质作用变质作用变质作用变质作用的分界的分界的分界的分界:一般认为，由于一般认为，由于一般认为，由于一般认为，由于亮褐煤亮褐煤亮褐煤亮褐煤(中国的老褐煤、美国中国的老褐煤、美国中国的老褐煤、美国中国的老褐煤、美国的的的的亚烟煤亚烟煤亚烟煤亚烟煤)已出现已出现已出现已出现镜煤镜煤镜煤镜煤，具有强烈的，具有强烈的，具有强烈的，具有强烈

4、的镜煤化作用镜煤化作用镜煤化作用镜煤化作用，并且并且并且并且具有微弱的光泽具有微弱的光泽具有微弱的光泽具有微弱的光泽。因此，。因此，。因此，。因此，变质作用变质作用变质作用变质作用开始于开始于开始于开始于亮亮亮亮褐煤的形成褐煤的形成褐煤的形成褐煤的形成。具有了光泽就进入了变质作用阶段具有了光泽就进入了变质作用阶段具有了光泽就进入了变质作用阶段具有了光泽就进入了变质作用阶段.第第一一章章 11煤化作用的阶段与特征煤化作用的阶段与特征 (一一)煤的成岩作用煤的成岩作用 1.成岩作用概念成岩作用概念 由泥炭经过物理化学作用形成由泥炭经过物理化学作用形成年年青褐煤青褐煤的过程的过程,为煤的成岩作用为煤

5、的成岩作用.泥炭泥炭年青褐煤年青褐煤（不具光泽）（不具光泽）第第一一章章 11煤化作用的阶段与特征煤化作用的阶段与特征 2.成岩作用机制成岩作用机制 泥炭形成后，由于盆地的沉降，在上覆沉积物的覆盖泥炭形成后，由于盆地的沉降，在上覆沉积物的覆盖泥炭形成后，由于盆地的沉降，在上覆沉积物的覆盖泥炭形成后，由于盆地的沉降，在上覆沉积物的覆盖下被埋藏于地下下被埋藏于地下下被埋藏于地下下被埋藏于地下:压实、脱水、增碳压实、脱水、增碳压实、脱水、增碳压实、脱水、增碳;游离游离游离游离纤维素纤维素纤维素纤维素消失消失消失消失;凝胶化组分凝胶化组分凝胶化组分凝胶化组分逐渐固结逐渐固结逐渐固结逐渐固结;具有了具有

6、了具有了具有了微弱的反射力。微弱的反射力。微弱的反射力。微弱的反射力。这一转变所历经的作用称为煤的成岩作用。据这一转变所历经的作用称为煤的成岩作用。据这一转变所历经的作用称为煤的成岩作用。据这一转变所历经的作用称为煤的成岩作用。据stachstach认为，这种作用大致发生于地下认为，这种作用大致发生于地下认为，这种作用大致发生于地下认为，这种作用大致发生于地下200200400m400m的浅层。的浅层。的浅层。的浅层。第第一一章章 11煤化作用的阶段与特征煤化作用的阶段与特征 3.成岩作用特点(1)(1)成岩作用的化学作用结果成岩作用的化学作用结果成岩作用的化学作用结果成岩作用的化学作用结果泥

7、炭内的腐植酸、腐植质分子侧链上的泥炭内的腐植酸、腐植质分子侧链上的泥炭内的腐植酸、腐植质分子侧链上的泥炭内的腐植酸、腐植质分子侧链上的亲亲亲亲水官能团，以及环氧数目不断地减少，水官能团，以及环氧数目不断地减少，水官能团，以及环氧数目不断地减少，水官能团，以及环氧数目不断地减少，形成各种形成各种形成各种形成各种挥发性产物挥发性产物挥发性产物挥发性产物;碳含量碳含量碳含量碳含量增加，增加，增加，增加，氧和水分含量减少氧和水分含量减少氧和水分含量减少氧和水分含量减少脱水。脱水。脱水。脱水。碳元素碳元素(C)(C)主要集中于稠环中。稠环的结合力强，主要集中于稠环中。稠环的结合力强，具较大的稳定性。具较

8、大的稳定性。第第一一章章 11煤化作用的阶段与特征煤化作用的阶段与特征(2)(2)(2)(2)煤的物理煤化作用煤的物理煤化作用煤的物理煤化作用煤的物理煤化作用 主要反映在发生了物理胶体反应，即主要反映在发生了物理胶体反应，即成岩凝胶化作用成岩凝胶化作用，从而使未分解或未完全，从而使未分解或未完全分解的木质纤维组织，不断转变为腐植酸、分解的木质纤维组织，不断转变为腐植酸、腐植质，使已经形成的腐植酸、腐植质变腐植质，使已经形成的腐植酸、腐植质变为为黑色黑色具有具有微弱光泽的凝胶化组分微弱光泽的凝胶化组分。成岩作用中，成岩作用中，丝炭化组分丝炭化组分和和稳定组分稳定组分也发生变化。也发生变化。第第一

9、一章章 11煤化作用的阶段与特征煤化作用的阶段与特征(二二)煤的变质作用煤的变质作用 1.1.煤变质作用概念煤变质作用概念 年青褐煤，在较高的温度、压力及较长年青褐煤，在较高的温度、压力及较长地质时间等因素的作用下，进一步发生物理地质时间等因素的作用下，进一步发生物理化学变化，变成老褐煤化学变化，变成老褐煤(亮褐煤亮褐煤)、烟煤、无、烟煤、无烟煤、变无烟煤的过程。烟煤、变无烟煤的过程。第第一一章章 11煤化作用的阶段与特征煤化作用的阶段与特征 2.2.特点特点 腐植物质进一步聚合，腐植酸进一步减少，使腐植物质进一步聚合，腐植酸进一步减少，使腐植物质进一步聚合，腐植酸进一步减少，使腐植物质进一步

10、聚合，腐植酸进一步减少，使腐植物质由酸性变为中性，出现了更多的腐植复合腐植物质由酸性变为中性，出现了更多的腐植复合腐植物质由酸性变为中性，出现了更多的腐植复合腐植物质由酸性变为中性，出现了更多的腐植复合物物物物;失去大量的含氧官能团失去大量的含氧官能团失去大量的含氧官能团失去大量的含氧官能团(如羧基如羧基如羧基如羧基COOHCOOHCOOHCOOH和甲氧基和甲氧基和甲氧基和甲氧基OCH3)OCH3)OCH3)OCH3)。转变为转变为烟煤、无烟煤和变无烟煤。烟煤、无烟煤和变无烟煤。烟煤、无烟煤和变无烟煤。烟煤、无烟煤和变无烟煤。结束了成岩凝胶化作用结束了成岩凝胶化作用结束了成岩凝胶化作用结束了成

11、岩凝胶化作用，形成凝胶化组分形成凝胶化组分形成凝胶化组分形成凝胶化组分(煤岩煤岩煤岩煤岩););););植物残体己不存在，稳定组分发生植物残体己不存在，稳定组分发生植物残体己不存在，稳定组分发生植物残体己不存在，稳定组分发生沥青化作用沥青化作用沥青化作用沥青化作用:第第一一章章 11煤化作用的阶段与特征煤化作用的阶段与特征 二、煤化作用特点二、煤化作用特点(一一一一)一般特点一般特点一般特点一般特点 1.1.1.1.煤在连续地系列演化过程中，可明显地显现出煤在连续地系列演化过程中，可明显地显现出煤在连续地系列演化过程中，可明显地显现出煤在连续地系列演化过程中，可明显地显现出增碳化增碳化增碳化增

12、碳化(相对相对相对相对)趋势趋势趋势趋势(特点特点特点特点)即由泥炭阶段含有即由泥炭阶段含有即由泥炭阶段含有即由泥炭阶段含有C C C C、HHHH、OOOO、N N N N、S S S S五种主要元素，五种主要元素，五种主要元素，五种主要元素，演变到无烟煤阶段基本上只演变到无烟煤阶段基本上只演变到无烟煤阶段基本上只演变到无烟煤阶段基本上只含碳含碳含碳含碳(C)(C)(C)(C)一种元素。一种元素。一种元素。一种元素。因此，煤因此，煤因此，煤因此，煤化作用过程，也可称作化作用过程，也可称作化作用过程，也可称作化作用过程，也可称作异种元素的排出过程。异种元素的排出过程。异种元素的排出过程。异种元

13、素的排出过程。煤化作用的最终结果煤化作用的最终结果煤化作用的最终结果煤化作用的最终结果:排出的其它元素和碳结合构成挥发性化合物排出的其它元素和碳结合构成挥发性化合物排出的其它元素和碳结合构成挥发性化合物排出的其它元素和碳结合构成挥发性化合物;随煤化程度增加，煤中的挥发物减少，碳含量增加。随煤化程度增加，煤中的挥发物减少，碳含量增加。随煤化程度增加，煤中的挥发物减少，碳含量增加。随煤化程度增加，煤中的挥发物减少，碳含量增加。第第一一章章 11煤化作用的阶段与特征煤化作用的阶段与特征 2.2.随着煤化作用进程随着煤化作用进程,煤的有机分子表现煤的有机分子表现为结构单一化趋势为结构单一化趋势 即由泥

14、炭阶段含即由泥炭阶段含多种官能团多种官能团的结构，的结构，逐渐演变逐渐演变到无烟煤阶段只含缩合芳核到无烟煤阶段只含缩合芳核的结的结构，最后演变为构，最后演变为石墨结构石墨结构。煤化作用过程实际上是煤化作用过程实际上是依序排除不稳定依序排除不稳定结构的过程。即逐渐保存稳定结构。结构的过程。即逐渐保存稳定结构。第第一一章章 11煤化作用的阶段与特征煤化作用的阶段与特征 3.3.随着煤化作用进程随着煤化作用进程,煤的有机为分子结构表现为致煤的有机为分子结构表现为致致密化和定向排列的趋势致密化和定向排列的趋势 煤的有机分子侧链煤的有机分子侧链煤的有机分子侧链煤的有机分子侧链由长变短，数目变少；由长变短

15、，数目变少；由长变短，数目变少；由长变短，数目变少；腐植复合物的腐植复合物的腐植复合物的腐植复合物的稠核芳香系统不断增大，逐渐趋于稠核芳香系统不断增大，逐渐趋于稠核芳香系统不断增大，逐渐趋于稠核芳香系统不断增大，逐渐趋于紧密；紧密；紧密；紧密；分子量加大，缩合度提高；分子量加大，缩合度提高；分子量加大，缩合度提高；分子量加大，缩合度提高；分子排列逐渐规则化，从分子排列逐渐规则化，从分子排列逐渐规则化，从分子排列逐渐规则化，从混杂混杂混杂混杂排列到层状排列到层状排列到层状排列到层状有序有序有序有序排排排排列，因此反光性能增强。列，因此反光性能增强。列，因此反光性能增强。列，因此反光性能增强。第一

16、一章 1煤化作用的阶段与特征 4.4.随着煤化作用进程随着煤化作用进程,煤显微组分性质呈现为煤显微组分性质呈现为均一性趋势。均一性趋势。在煤化作用的在煤化作用的低级阶段低级阶段，煤显微组分，煤显微组分的光性和化学组成结构差异显著，但随着的光性和化学组成结构差异显著，但随着煤化作用的进行，这些差异趋于一致，变煤化作用的进行，这些差异趋于一致，变得得愈来愈不易区分。愈来愈不易区分。高变质煤的煤岩组分高变质煤的煤岩组分不易识别。不易识别。第一一章 1煤化作用的阶段与特征 5.5.煤化作用是一种不可逆的反应。煤化作用是一种不可逆的反应。煤化作用只有由浅而深、或者被终止，不可煤化作用只有由浅而深、或者被

17、终止，不可煤化作用只有由浅而深、或者被终止，不可煤化作用只有由浅而深、或者被终止，不可能发生由深变质的煤转变为浅变质的煤，能发生由深变质的煤转变为浅变质的煤，能发生由深变质的煤转变为浅变质的煤，能发生由深变质的煤转变为浅变质的煤，不可逆不可逆不可逆不可逆转性。煤化作用不是简单的化学反应。转性。煤化作用不是简单的化学反应。转性。煤化作用不是简单的化学反应。转性。煤化作用不是简单的化学反应。煤化作用能否形成连续的系列演化过煤化作用能否形成连续的系列演化过程，决定于具体地质条件。程，决定于具体地质条件。例如，含煤盆地由例如，含煤盆地由沉降转变为抬升，沉降转变为抬升，这就会导致煤化作用的终止；如果后来

18、由这就会导致煤化作用的终止；如果后来由于岩浆作用的加剧，或盆地再度沉降，那于岩浆作用的加剧，或盆地再度沉降，那么煤化作用还可能再次进行下去。么煤化作用还可能再次进行下去。第第一一章章 11煤化作用的阶段与特征煤化作用的阶段与特征 6.6.煤化作用的发展是非线性的，表现为煤化作用的发展是非线性的，表现为煤化作用的跃变，简称煤化跃变。煤化作用的跃变，简称煤化跃变。煤的各种物理、化学性质的变化，煤的各种物理、化学性质的变化，在煤化进程中，快、慢、多、少是在煤化进程中，快、慢、多、少是不不均衡的。均衡的。第一一章 1煤化作用的阶段与特征 三、煤化作用跃变三、煤化作用跃变 亮褐煤亮褐煤亮褐煤亮褐煤长焰煤

19、长焰煤长焰煤长焰煤气煤气煤气煤气煤肥煤肥煤肥煤肥煤焦煤焦煤焦煤焦煤瘦煤瘦煤瘦煤瘦煤贫煤贫煤贫煤贫煤无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤变无烟煤变无烟煤变无烟煤变无烟煤褐煤褐煤褐煤褐煤 烟煤烟煤烟煤烟煤 无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤（一）第一次跃变（一）第一次跃变（）：发生在长焰煤开）：发生在长焰煤开始阶段始阶段 (C(Cdafdafdafdaf=75=758080，V Vdafdafdafdaf4343，镜质体，镜质体反射率反射率RoRomaxmaxmaxmax0.60.6)，与石油开始形成阶段与石油开始形成阶段相当。即与生油阶段相当。相当。即与生油阶段相当。第一一章 1煤化作用的阶段与特征 特点是：特点是：

20、特点是：特点是：发生沥青化作用：发生沥青化作用：发生沥青化作用：发生沥青化作用：生成沥青质。生成沥青质。生成沥青质。生成沥青质。沥青化作用沥青化作用沥青化作用沥青化作用是指壳质组是指壳质组是指壳质组是指壳质组(包括藻类体包括藻类体包括藻类体包括藻类体)和镜质组在煤化和镜质组在煤化和镜质组在煤化和镜质组在煤化过程中形成沥青质，即石油型烃类的一种作用。这种作用过程中形成沥青质，即石油型烃类的一种作用。这种作用过程中形成沥青质，即石油型烃类的一种作用。这种作用过程中形成沥青质，即石油型烃类的一种作用。这种作用起始于硬褐煤阶段起始于硬褐煤阶段起始于硬褐煤阶段起始于硬褐煤阶段(Ro(Romm为为为为0.

21、50.5)，持续到早期肥煤阶段持续到早期肥煤阶段持续到早期肥煤阶段持续到早期肥煤阶段(Ro(Romm=1.2=1.2)。随煤化程度的提高，各种含氧官能团逐渐脱落，在随煤化程度的提高，各种含氧官能团逐渐脱落，在随煤化程度的提高，各种含氧官能团逐渐脱落，在随煤化程度的提高，各种含氧官能团逐渐脱落，在RoRomm0 06 6以前主要以析出以前主要以析出以前主要以析出以前主要以析出COCO2 2和和和和HH2 2OO为特征为特征为特征为特征；当煤化作当煤化作当煤化作当煤化作用达到用达到用达到用达到RoRomm0.50.50.60.6阶段，芳香核稠环上开始阶段，芳香核稠环上开始阶段，芳香核稠环上开始阶段

22、，芳香核稠环上开始脱落脱落脱落脱落脂肪族和脂肪族脂肪族和脂肪族脂肪族和脂肪族脂肪族和脂肪族官能团和侧链，官能团和侧链，官能团和侧链，官能团和侧链，形成以形成以形成以形成以甲烷为主的挥发甲烷为主的挥发甲烷为主的挥发甲烷为主的挥发物物物物，于是开始了生成沥青质的沥青化作用。，于是开始了生成沥青质的沥青化作用。，于是开始了生成沥青质的沥青化作用。，于是开始了生成沥青质的沥青化作用。第一一章 1煤化作用的阶段与特征 亮褐煤亮褐煤亮褐煤亮褐煤长焰煤长焰煤长焰煤长焰煤气煤气煤气煤气煤肥煤肥煤肥煤肥煤焦煤焦煤焦煤焦煤瘦煤瘦煤瘦煤瘦煤贫煤贫煤贫煤贫煤无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤变无烟煤变无烟煤变无烟煤变无烟煤褐煤

23、褐煤褐煤褐煤 烟煤烟煤烟煤烟煤 无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤（二）第二次煤化跃变（二）第二次煤化跃变（）出现在出现在肥煤到肥煤到焦煤阶段焦煤阶段 C Cdafdafdafdaf8787，V Vdafdafdafdaf2929，RoRomaxmaxmaxmax1.31.3。镜质体发射率镜质体发射率镜质体发射率镜质体发射率RomaxRomax1.31.3对应于石油的对应于石油的对应于石油的对应于石油的“死油线死油线死油线死油线”第一一章 1煤化作用的阶段与特征 特点(8个方面)：煤中甲烷的煤中甲烷的大量逸出，大量逸出，释放出大量的氢释放出大量的氢。富氢的侧链和键的大量缩短及减少；富氢的侧链和键的大量缩

24、短及减少；煤的比重下降到最小值煤的比重下降到最小值；煤的显微孔隙度逐渐缩小煤的显微孔隙度逐渐缩小，水分减少。到，水分减少。到焦煤阶段焦煤阶段(Cdaf=89(Cdaf=89，Vdaf20Vdaf20，Romax1.7Romax1.7)腐植凝胶基本上完成了脱水作用，水分和孔隙度腐植凝胶基本上完成了脱水作用，水分和孔隙度都达到了最低值；都达到了最低值；第一一章 1煤化作用的阶段与特征 发热量则升高到最大值(这是和镜质组的硬度、密度的最小值，以及炼焦时可塑性最大值相一致)；焦煤阶段，由于化学结构的变化，水分含量（主要是内在水分）又有所回升；第一一章 1煤化作用的阶段与特征 煤的物理、工艺性质发生转煤

25、的物理、工艺性质发生转折折：耐磨性、焦化流动性、粘结性、耐磨性、焦化流动性、粘结性、内生裂隙数目等都达到极大值，内内生裂隙数目等都达到极大值，内面积、湿润热等达到最小值。面积、湿润热等达到最小值。称为称为煤化作用转折煤化作用转折。第一一章 1煤化作用的阶段与特征 第二次跃变的结果第二次跃变的结果-煤化台阶煤化台阶：壳质组与镜质组壳质组与镜质组在颜色、突起、反射率在颜色、突起、反射率等的差异等的差异愈加变小愈加变小.因此，因此，壳质组壳质组从从Vdaf=29Vdaf=292222这一阶段的明显变化这一阶段的明显变化又称为又称为煤化台阶煤化台阶。第一一章 1煤化作用的阶段与特征 生油生油生气：生气

26、：本阶段与油气形成本阶段与油气形成的深成阶段后期的深成阶段后期(即热裂解气开始形成即热裂解气开始形成阶段阶段)相当，石油烃转化为气体烃，因相当，石油烃转化为气体烃，因此它对应于此它对应于石油的石油的“死亡线死亡线”(现有质现有质疑疑?)?)。第一一章 1煤化作用的阶段与特征 亮褐煤亮褐煤亮褐煤亮褐煤长焰煤长焰煤长焰煤长焰煤气煤气煤气煤气煤肥煤肥煤肥煤肥煤焦煤焦煤焦煤焦煤瘦煤瘦煤瘦煤瘦煤贫煤贫煤贫煤贫煤无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤变无烟煤变无烟煤变无烟煤变无烟煤褐煤褐煤褐煤褐煤 烟煤烟煤烟煤烟煤 无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤（三）第三次跃变三）第三次跃变（）发生于发生于烟煤烟煤变为变为无无烟煤烟煤阶段阶

27、段 C C C Cdafdafdafdaf=91=91=91=91，V V V Vdafdafdafdaf8 8 8 8，RoRoRoRomaxmaxmaxmax2.52.52.52.5。煤化作煤化作煤化作煤化作用的第三次跃变以后，就是有人称为无烟煤化作用的第三次跃变以后，就是有人称为无烟煤化作用的第三次跃变以后，就是有人称为无烟煤化作用的第三次跃变以后，就是有人称为无烟煤化作用和半石墨化作用的阶段，代表了用和半石墨化作用的阶段，代表了用和半石墨化作用的阶段，代表了用和半石墨化作用的阶段，代表了煤化作用的最煤化作用的最煤化作用的最煤化作用的最终阶段终阶段终阶段终阶段，其产物是无烟煤和变无烟煤的

28、形成。其产物是无烟煤和变无烟煤的形成。其产物是无烟煤和变无烟煤的形成。其产物是无烟煤和变无烟煤的形成。第一一章 1煤化作用的阶段与特征（四）第四次跃变为（四）第四次跃变为无烟煤与变无烟煤分界无烟煤与变无烟煤分界 CdafCdafCdafCdaf93.593.593.593.5，Hdaf=2.5Hdaf=2.5Hdaf=2.5Hdaf=2.5，VdafVdafVdafVdaf4.04.04.04.0，镜质体反射率镜质体反射率镜质体反射率镜质体反射率RmaxRmaxRmaxRmax4 4 4 4，RminRminRminRmin3.53.53.53.5。已经不属于煤化作用阶段。已经不属于煤化作用阶

29、段。已经不属于煤化作用阶段。已经不属于煤化作用阶段。特点是：特点是：特点是：特点是：在化学煤化作用方面，主要表现为氢含量与氢碳原在化学煤化作用方面，主要表现为氢含量与氢碳原在化学煤化作用方面，主要表现为氢含量与氢碳原在化学煤化作用方面，主要表现为氢含量与氢碳原子比的急剧下降。碳含量随埋藏深度的增加也明显地增大，子比的急剧下降。碳含量随埋藏深度的增加也明显地增大，子比的急剧下降。碳含量随埋藏深度的增加也明显地增大，子比的急剧下降。碳含量随埋藏深度的增加也明显地增大，同时芳香单元的芳香度和缩合度也急剧增加。同时芳香单元的芳香度和缩合度也急剧增加。同时芳香单元的芳香度和缩合度也急剧增加。同时芳香单元

30、的芳香度和缩合度也急剧增加。硬度增大、光泽增强，到变无烟煤时几乎呈金属光硬度增大、光泽增强，到变无烟煤时几乎呈金属光硬度增大、光泽增强，到变无烟煤时几乎呈金属光硬度增大、光泽增强，到变无烟煤时几乎呈金属光泽，宏观上微层理已不明显。泽，宏观上微层理已不明显。泽，宏观上微层理已不明显。泽，宏观上微层理已不明显。第第一一章章 煤化作用及煤的变质作用类型煤化作用及煤的变质作用类型 2 煤化作用的因素煤化作用的因素 第第一一章章 2 2 煤化作用的因素煤化作用的因素 一、温度一、温度 煤化作用最重要的影响因素。煤化作用最重要的影响因素。随着沉降深度的变化，温度的增加使得煤化随着沉降深度的变化，温度的增加

31、使得煤化随着沉降深度的变化，温度的增加使得煤化随着沉降深度的变化，温度的增加使得煤化作用程度提高，因此煤化作用的演化决定于作用程度提高，因此煤化作用的演化决定于作用程度提高，因此煤化作用的演化决定于作用程度提高，因此煤化作用的演化决定于煤的煤的煤的煤的受热史。受热史。受热史。受热史。煤化程度增高的速度，有人称为煤化程度增高的速度，有人称为煤化程度增高的速度，有人称为煤化程度增高的速度，有人称为“煤级煤级煤级煤级梯度梯度梯度梯度”或或或或“煤化梯度煤化梯度煤化梯度煤化梯度”。它首先决定于地区的地。它首先决定于地区的地。它首先决定于地区的地。它首先决定于地区的地热条件，即热条件，即热条件，即热条件

32、，即地热梯度地热梯度地热梯度地热梯度变化。变化。变化。变化。大地热流值高大地热流值高地热梯度高地热梯度高煤化梯度高煤化梯度高煤的变质程度高。煤的变质程度高。第第一一章章 2 2 煤化作用的因素煤化作用的因素 温度的影响因素：温度的影响因素：温度的影响因素：温度的影响因素：（1 1）当地的大地热流及古地温梯度：）当地的大地热流及古地温梯度：）当地的大地热流及古地温梯度：）当地的大地热流及古地温梯度：盆地地温场盆地地温场盆地地温场盆地地温场；（2 2）地球深部岩浆活动，）地球深部岩浆活动，）地球深部岩浆活动，）地球深部岩浆活动，岩浆热的叠加岩浆热的叠加岩浆热的叠加岩浆热的叠加状况；状况；状况；状况

33、；（3 3）构造热流场构造热流场构造热流场构造热流场；（4 4）放射性物质放射性物质放射性物质放射性物质产生的热；产生的热；产生的热；产生的热；（5 5）下伏和共生岩石的导热性能。等。热演化史研究是煤化作用研究与油气地质研热演化史研究是煤化作用研究与油气地质研究的重点。究的重点。第第一一章章 2 2 煤化作用的因素煤化作用的因素 uu二、时间二、时间二、时间二、时间 在煤化作用中，煤在温度、压力作用下所经历的在煤化作用中，煤在温度、压力作用下所经历的在煤化作用中，煤在温度、压力作用下所经历的在煤化作用中，煤在温度、压力作用下所经历的时间长短，特别是在地质上的时间延续，都是不时间长短，特别是在地

34、质上的时间延续，都是不时间长短，特别是在地质上的时间延续，都是不时间长短，特别是在地质上的时间延续，都是不可忽视的因素。可忽视的因素。可忽视的因素。可忽视的因素。时间因素在较高的温度下往往更加明显，时间因素在较高的温度下往往更加明显，时间因素在较高的温度下往往更加明显，时间因素在较高的温度下往往更加明显，当温度当温度当温度当温度过低，过低，过低，过低，时间因素就不易起作用了。时间因素就不易起作用了。时间因素就不易起作用了。时间因素就不易起作用了。时间因素还涉及到由于时间因素还涉及到由于时间因素还涉及到由于时间因素还涉及到由于沉陷快慢所引起的受热速沉陷快慢所引起的受热速沉陷快慢所引起的受热速沉陷

35、快慢所引起的受热速率问题。在同样沉降幅度的盆地，由于达到相同率问题。在同样沉降幅度的盆地，由于达到相同率问题。在同样沉降幅度的盆地，由于达到相同率问题。在同样沉降幅度的盆地，由于达到相同埋藏深度的沉降速率不同，其受热增温速率也不埋藏深度的沉降速率不同，其受热增温速率也不埋藏深度的沉降速率不同，其受热增温速率也不埋藏深度的沉降速率不同，其受热增温速率也不同。同。同。同。第第一一章章 2 2 煤化作用的因素煤化作用的因素 三、压力：压力的双重特点三、压力：压力的双重特点 u在不同压力下的煤化实验更加确认了在不同压力下的煤化实验更加确认了静压力静压力对化学煤化作用起着抑制作用。在煤化作用对化学煤化作

36、用起着抑制作用。在煤化作用中，起决定作用的是化学煤化作用，而不是中，起决定作用的是化学煤化作用，而不是物理煤化作用。物理煤化作用。压力因素虽阻碍化学反应，压力因素虽阻碍化学反应，但却引起煤的物理结构发生变化。但却引起煤的物理结构发生变化。第第一一章章 2 2 煤化作用的因素煤化作用的因素 三、压力：压力的双重特点三、压力：压力的双重特点 在构造压应力作用下，在构造压应力作用下，剪切与拉伸剪切与拉伸能使芳香能使芳香族单元层沿石墨形成的方向更加排列有序，族单元层沿石墨形成的方向更加排列有序，这在半石墨化、石墨化阶段表现的更为明显。这在半石墨化、石墨化阶段表现的更为明显。静压力使煤的孔隙率和水分降低

37、、比重静压力使煤的孔隙率和水分降低、比重增加，增加，还促使芳香族稠环平行于层面作还促使芳香族稠环平行于层面作有规则的排列。有规则的排列。构造应力影响到反射率值及镜质组的各向异性，其光性也发生变化。促成煤变质作用的促成煤变质作用的主要因素是温度主要因素是温度。温度过。温度过低（低（5060），褐煤的变质就不明显了，如莫），褐煤的变质就不明显了，如莫斯科煤田早石炭世煤至今已有斯科煤田早石炭世煤至今已有3亿年以上，但仍处亿年以上，但仍处于褐煤阶段。通常认为，煤化程度是煤受热温度于褐煤阶段。通常认为，煤化程度是煤受热温度和持续时间的函数。温度越高，变质作用的速度和持续时间的函数。温度越高，变质作用的速

38、度越快。因为变质作用的越快。因为变质作用的实质实质是煤分子的化学变化，是煤分子的化学变化，温度高促进了化学反应速度的提高。温度高促进了化学反应速度的提高。重点：1.煤化作用划分为几个阶段，各具哪些特点？2.煤化作用的基本特点？3.煤化作用的影响因素有哪几方面？4.煤化跃变的界线及其特点？谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH