煤地质.docx

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煤地质

第一章

1.讨论泥炭沼泽形成环境并分析泥炭沼泽的成因。

1泥炭沼泽重要发育地带——滨海平原:

滨海地带海水与沿海陆地地表水与潜水之间相互关系，有利于泥炭沼泽发育；滨海地带的海湾内，由于波浪作用微弱，形成了海湾封闭形成海湾泻湖，有利于泥炭沼泽发育；三角洲平原上分流河道之间的低洼地及靠近海边缘部分的泻湖湿洼地；在热带、亚热带地区的海岸和河口地区，还可以形成一种特殊类型的滨海泥炭沼泽——红树林泥炭沼泽。

2内陆有利发育泥炭沼泽的地区—河湖地带:

在山丘、丘陵等暂时性水流附近有一些洼地，平原地带经常性水流周围的洼地成为泥炭沼泽场所；河流发源地沟谷地区，由于在径流地区的谷底易形成相对平衡剖面，取得较稳定潜水补给，易泥炭沼泽；山前冲积扇地区的扇前洼地地下水不断溢出，形成养分较好条件，有利于泥炭沼泽；曲流河形成的牛轭湖及河漫滩或河漫湖泊等地成为良好泥炭沼泽聚集场所；滨湖洼地由于受到潜水和洪水泛滥影响，由于湖水上涨，形成了植物生长，有利于泥炭沼泽发育；大陆或高原的构造相对稳定期由于排水性质差，形成了泥炭沼泽发育地区；在山地封闭或半封闭山间盆地中，由于地表水和地下水汇集，形成了泥炭沼泽发育。

大陆内部，由于大陆冰川的消融和退缩，留下了一系列的冰蚀、冰积地貌，形成了泥炭发育地区；热带或亚热带岩溶地貌发育，成为泥炭发育地区；

2.泥炭沼泽成因模式划分，并举例子说明。

1浅水缓岸湖泥炭沼泽化的发育模式背景环境：

湖泊由四周向湖心逐渐变深，湖水停滞或微弱流动，波浪小且光照条件好，湖泊构造区长期稳定。

沉积物及植物分布：

湖底沉积含有机质的粘土、砂层和腐泥层，岸边形成由岸向湖心呈规律的变化的植物群落。

各植物带下泥炭积累，湖泊逐渐淤浅，植物生态环境向湖心推移，形成植物带向湖心扩展，最终将湖泊转变为泥炭沼泽这种由湖滨向湖心演化的模式，大多是在水位变动小，且长期处于稳定的条件下才有可能。

例如中国黑龙江省东南部的小兴凯湖就是很好的例子。

2深水陡岸湖泥炭沼泽化发育模式初始，在避风浪的湖边长满了漂浮植物，与湖岸相连，形成漂浮植物毯。

随浮毯的加大积厚向水中沉没，死亡的植物残体沉入湖底，转化为泥炭。

使湖底填积加高，渐渐与浮毯相连，浮毯不断向湖心扩展造成湖泊的淤浅而萎缩

3小河泥炭沼泽化模式与第一种模式近似，呈带状，植物分带不明显，往往在流速最小的河段河底开始生长水生植物，植物繁茂后，由于河床的糙度增加，流速减小，于是在河面及河边出现漂浮植物，在水中充氧不足的条件下，积累起泥炭，使整个河道泥炭沼泽化。

3.泥炭沼泽划分类型，并分析它们之间区别。

★

低位泥炭沼泽（表面是原有的地表低洼形态。

地表水和地下水为丰富水源补给，矿物质养分丰富。

沼泽为中性或微碱性，植物需养分较多。

高等植物容易大量繁殖，为泥炭形成提供了有利条件。

形成的泥炭，灰分较高，沥青质含量低，焦油产出率较低。

富营养泥炭沼泽）

低位泥炭沼泽特点：

1多处于泥炭沼泽发展的初期。

表面由于泥炭的积累不厚，且尚未改变原有的低洼形态。

2具有丰富的水源补给，潜水位较高或地表有积水，溶于水中的矿物质养分丰富。

3沼泽环境多为中性或微碱性。

4由于低位泥炭沼泽富营养，所以有人称为富营养泥炭沼泽。

因此高等植物大量繁殖。

⑤泥炭灰分较高，沥青质含量低，焦油产出率较低。

⑥我国第四纪泥炭形成于这种类型的沼泽约占90％，在地史中各成煤期内也大多形成于这种泥炭沼泽类型。

中位泥炭沼泽（泥炭沼泽的表面趋于平坦或中部轻微凸起，地表水和地下水中的水分和养分被部分吸收达到中心地带时，潜水位变低、营养状况变差，泥炭层也处于中性到微酸性，植被以中等养分植物为主。

中营养泥炭沼泽）

中位泥炭沼泽的特点：

这类泥炭沼泽多出现于低位与高位沼泽的过渡时期，在特征与性质上具有过渡特点，因此又称为过渡类型或中营养泥炭沼泽。

高位泥炭沼泽特点：

处于泥炭沼泽演化的后期。

沼泽主要是由大气降水补给，水中缺少矿物质养分，又称为贫营养泥炭沼泽。

由于中心地带植物残体分解速度慢，与沼泽周边相比，使得泥炭增长速度快，于是形成了中部高出周边的剖面形态。

这类沼泽生长的植物多为草本或藓类植物。

4.讨论植物遗体或泥炭形成与堆积的主要假说及其依据，结合泥炭沼泽类型。

★

对于植物残体的堆积方式存在着原地生成与异地生成的不同观点。

㈠原地生成说或称为“原地堆积说”原地生成说认为，造煤植物的残骸堆积于植物繁衍生存的泥炭沼泽内，没有经过搬运，在原地堆积并转变为泥炭，最终成煤。

主要依据：

（1）代泥炭沼泽（湿地）繁殖大量植物，在原地堆积形成泥炭，且没有发现被搬运的迹象；

⑵煤层底板中有垂直的根系化石，煤层底板为植物生长的土壤；

⑶煤层中陆源碎屑矿物比较少；

⑷大多数煤层厚度比较稳定，在大面积范围内可以对比，说明当时成煤环境是一种稳定的环境。

煤层可以作为标志层进行大范围对比。

㈡异地生成说（异地堆积说）

异地生成说认为，泥炭层形成的地方，即植物残体大量堆积的地方并不是成煤植物生长的地方，植物残体从生长地经过长距离搬运后，再在浅水盆地、泻湖、三角洲地带堆积而成。

依据是①在现代的三角洲地带（如亚马逊河、刚果河等），常可见到从上游原始森林区带来的大量漂木，②在湖泊中见到漂浮的泥炭层，③某些煤田内曾见有树根朝上倒置的树化石④煤中中混有大量矿物杂质，⑤煤层底板岩性与煤层在沉积上有大的差异，如煤层底板为石灰岩等化学沉积等。

㈢微异地生成说（或称“亚原地生成说”）

泥炭沼泽内部植物残体、部分泥炭受冲刷搬运并重新堆积的现象比较常见。

如河漫滩沼泽、三角洲平原沼泽受河水泛滥的影响，以及滨海沼泽受海潮、风暴潮的影响，都可能造成沼泽内部的局部搬运和重新堆积现象。

为“微异地生成”或“亚原地生成”（Stach等）。

在微异地生成的煤片中，常见植物结构组分破碎、微细斜层理和微波状细层理，以及各种煤岩显微组分的碎屑体和原有植物组织的氧化现象和大量矿物杂质的混入等。

第二章

1.什么是泥炭化作用、腐泥化作用？

高等植物死亡以后，经丝炭化作用和凝胶化作用变成泥炭的生物化学作用过程叫做泥炭化作用

低等植物（藻类）和浮游生物遗体在滞流还原环境和厌氧微生物参与下，经过复杂的生物化学变化形成的富含水分的有机软泥（腐泥）的过程称为腐泥化作用。

2.什么是凝胶化作用、丝炭化作用？

凝胶化作用的特点：

指植物的主要组成部分在泥炭化过程中经过生物化学变化和物理化学变化，形成以腐植酸和沥青质为主要成分的胶体物质（凝胶和溶胶）的过程。

丝炭化作用：

植物物质应受的氧化分解、脱水、脱氢及增碳化过程称为丝炭化作用。

3.比较凝胶化作用、丝炭化作用与残植化作用发生地条件？

★

凝胶化作用条件:

①较为停滞的、不太深的覆水条件下，②弱氧化至还原环境，③厌氧细菌的参与。

残殖化作用形成的的环境和条件

（1）泥炭沼泽是开放型的,水介质具有流动特性;

（2）长期有新鲜氧供应,发生氧化作用;（3）泥炭化形成的物质一部分被带走,稳定组分聚集。

丝炭化作用形成环境:

①沼泽覆水程度发生变化;②沼泽表面变得比较干燥，氧的供应较为充分;③氧化过程中有机物在微生物参与下由于失去被氧化的原子团而脱氢、脱水，碳含量相对地增加

（Attention:

凝胶化作用与丝炭化所发生环境不同：

凝胶化作用是在弱氧化至还原环境下形成，丝炭化作用是在氧化环境中发生，后迅速转入弱氧化或还原环境下。

经历作用不同，成分不一样：

部分丝炭没有经历凝胶化作用，细胞结构几乎未经历膨胀变形，保持了植物的组织结构。

同一植物遗体可以经历两种不同的过程，形成相应的组分）

第三章煤化作用

1.煤化作用划分为几个阶段，各具哪些特点，其关键因素是什么？

（一）煤的成岩作用成岩作用特点A、成岩作用的化学作用结果①泥炭内的腐植酸、腐植质分子侧链上的亲水官能团，以及环氧数目不断地减少，形成各种挥发性产物;②碳含量增加，氧和水分含量减少—脱水。

碳元素主要集中于稠环中。

稠环的结合力强，具较大的稳定性

B、煤的物理煤化作用主要反映在发生了物理胶体反应，即成岩凝胶化作用，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、腐植质，使已经形成的腐植酸、腐植质变为黑色具有微弱光泽的凝胶化组分。

成岩作用中，丝炭化组分和稳定组分也发生变化。

（二）煤的变质作用

煤的变质作用特点：

①腐植物质进一步聚合，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物;②失去大量的含氧官能团（如羧基—COOH和甲氧基—OCH3）。

③结束成岩凝胶化作用，形成凝胶化组分（煤岩）;④植物残体已不存在，稳定组分发生沥青化作用

煤化作用特点：

1、煤在连续地系列演化过程中，可明显地显现出增碳化（相对）趋势2、随着煤化作用进程,煤的有机分子表现为结构单一化趋势3、随着煤化作用进程,煤的有机为分子结构表现为致密化和定向排列的趋势4.随着煤化作用进程,煤显微组分性质呈现为均一性趋势。

5.煤化作用是一种不可逆的反应。

6、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。

煤化作用的关键因素：

温度时间压力

2.煤化跃变及其特点有哪些？

亮褐煤→长焰煤→气煤→肥煤→焦煤→瘦煤→贫煤→无烟煤→变无烟煤

褐煤Ⅰ烟煤无烟煤

（1）第一次跃变（Ⅰ）：

发生在长焰煤开始阶段

与石油开始形成阶段相当。

即与生油阶段相当。

特点是：

发生沥青化作用：

生成沥青质。

Ⅱ烟煤

（2）第二次煤化跃变（Ⅱ）出现在肥煤到焦煤阶段镜质体反射率Romax＝1.3％对应于石油的“死油线”

第二次煤化跃变（Ⅱ）特点（8个方面）：

①煤中甲烷的大量逸出，释放出大量的氢。

富氢的侧链和键的大量缩短及减少；

②煤的比重下降到最小值；

　　③煤的显微孔隙度逐渐缩小，水分减少。

到焦煤阶段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；

④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）；

⑤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；

⑥煤的物理、工艺性质发生转折：

耐磨性、焦化流动性、粘结性、内生裂隙数目等都达到极大值，内面积、湿润热等达到最小值。

称为煤化作用转折。

⑦第二次跃变的结果--煤化台阶：

壳质组与镜质组在颜色、突起、反射率等的差异愈加变小.因此，壳质组从Vdaf=29％～22％这一阶段的明显变化又称为煤化台阶。

⑧生油→生气：

本阶段与油气形成的深成阶段后期（即热裂解气开始形成阶段）相当，石油烃转化为气体烃，因此它对应于石油的“死亡线”（现有质疑?

）

Ⅲ无烟煤（3）第三次跃变（Ⅲ）发生于烟煤变为无烟煤阶段

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，代表了煤化作用的最终阶段，其产物是无烟煤和变无烟煤的形成。

Ⅳ无烟煤（4）第四次跃变为无烟煤与变无烟煤分界

镜质体反射率Rmax＝4％，Rmin＝3.5％。

已经不属于煤化作用阶段

第四次跃变特点是：

①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，同时芳香单元的芳香度和缩合度也急剧增加。

②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。

第五章

1.煤的宏观煤岩类型和成分有哪些？

按宏观煤岩成分的组合及其反映出来的平均光泽强度，可划分为四种宏观煤岩类型，即：

光亮型煤、半亮型煤、半暗型煤和暗淡型煤

宏观煤岩成分是用肉眼可以区分的煤的基本组成单位，包括镜煤、亮煤、暗煤和丝炭。

镜煤和丝炭是简单的煤岩成分；暗煤和亮煤是复杂的煤岩成分。

2.煤的显微组分有哪几类，各举出1-3个典型代表。

★

在光学显微镜下能够识别出来的组成煤的基本成分，称为显微组分。

　由植物遗体变化而成的为有机显微组分可划分为三大组：

镜质组、壳质组和惰性组。

镜质组可分为三种显微组分，即：

结构镜质体、无结构镜质体和碎屑镜质体

惰性组包括丝质体、半丝质体、粗粒体、菌类体、碎屑惰性体和微粒体。

壳质组包括孢子体、角质体、木栓质体、树脂体、渗出沥青体、蜡质体、荧光质体、藻类体、碎屑壳质体、沥青质体和叶绿素体等

矿物杂质称为无机显微组分。

1．原生矿物2．同生矿物3．后生矿物

3.煤的无机组分有哪些？

1．原生矿物2．同生矿物3．后生矿物

第七章

1、煤炭分类的主要依据是什么？

水分

灰分

挥发份

煤的镜质体反射率

2、中国烟煤的分类有哪些？

3、炼焦用煤的主要要求有哪些？

v1.有较强的结焦性和粘结性；2.煤的灰分要低；3.煤的硫分要低；4.配煤的挥发分要合适；5.其他指标要求：

如要求配煤总水分Mt在7%～10%之间。

配煤的粒度，要求小于3mm占80%以上

第八章

1.含煤岩系的主要特征有哪些？

1.颜色:

主要以灰色、灰绿色及黑色的沉积岩组成，含有一定的杂色岩石。

主色调:

暗色（有机质）

2.岩石类型:

各种粒度的砂岩、粉砂岩、泥质岩、碳质泥岩、煤、粘土岩、石灰岩，以及少量的砾岩等，有的还含有油页岩、硅质岩、火山碎屑岩等，这些岩石一般交互出现。

2.煤层的分岔类型及控制因素？

透镜状连续分支型式之字型

由于楔形碎屑沉积体的插入，有机质的堆积暂时被碎屑沉积所代替，碎屑注入一旦停止植被重新繁殖，泥炭再次沉积，煤层由单一煤层分岔为两个或以上煤分层或独立的煤层。

----------沉积控制

3.不同沉积体系各有哪些聚煤特征？

★

冲积扇沉积体系的成煤特征：

在含煤冲积扇沉积体系中，煤的聚集往往集中于特定的部位，这主要决定于控制泥炭沼泽形成和发育的自然地理条件。

在冲积扇体系分布的范围内，有利于成煤的部位主要有扇间洼地、中扇朵叶体间洼地、扇尾地带和扇前缘外侧与河、湖、海环境的过渡地带。

河流沉积体的成煤特征：

无论是河流沉积体系充填的山间冲积平原，还是大型陆表海周边充填的开阔冲积平原都是成煤的重要场所。

冲积平原形成中，主要为曲流河沉积体系。

曲流河沉积体系的成煤模式是建立较早的模式之一。

曲流河冲积平原上，以岸后沼泽和废弃河道充填沼泽是最有利的成煤场所。

湖泊沉积体系的成煤特征：

湖泊沉积体系与成煤作用的形成和发育具有非常密切的关系。

通常，湖泊沉积体系中湖泊三角洲地带和滨湖地带都是成煤的良好场所。

盆地中泥炭的聚积主要与浅湖三角洲及滨湖洼地有关。

三角洲沉积体系的成煤特征：

在不断推进的三角洲平原及三角洲前缘滨岸地带，都是泥炭沼泽发育的良好场所。

三角洲朵叶废弃之后，低平的地势也成为良好的成煤场所。

滨岸带沉积体系：

障壁岛－泻湖沉积体系的成煤特征：

在障壁后泻湖淤浅沼泽化形成的煤层。

障壁岛后的障壁坪或滩首先发育沼泽及泥炭沼泽，逐渐扩展到环潮坪带、潮汐三角洲和冲溢扇，最后扩展到泻湖淤浅区，整个发生泥炭化。

4.煤层厚度及煤层形态的影响控制因素★★

（一）泥炭沼泽基底不平对煤层形态和厚度的影响

1.成因：

当泥炭沼泽发育在古侵蚀基准面上时，首先在低洼处生长和堆积了植物物质形成的泥炭层，且相互隔离；随着区域性沉降或地下水位抬升，隔离的泥炭沼泽逐渐连成一体，泥炭层才在盆地范围内堆积。

2.识别标志：

（1）煤层底板或基底岩层界面呈不规则起伏，而煤层顶板界面比较平整，即“顶平底不平”。

（2）煤层厚度变化急剧而不规则，且通常位于含煤岩系剖面的底部或下部。

（3）基底古地形低洼处煤层增厚，向凸起部位变薄或尖灭。

煤层的分层或层理被下伏基底岩层界面所截，上下分层呈超覆关系。

（二）煤层形态和厚度变化的沉积控制

煤层分岔与尖灭由于楔形碎屑沉积体的插入，有机质的堆积暂时被碎屑沉积所代替，碎屑注入一旦停止植被重新繁殖，泥炭再次沉积，煤层由单一煤层分岔为两个或以上煤分层或独立的煤层。

（三）煤层形态和煤厚变化的同沉积构造控制

聚煤盆地基底的不均衡沉降，如基底断块差异性沉陷、同沉积褶皱和断裂等，通过对沉积环境的控制，能够对煤层形态和煤层变化产生深刻的影响。

1．基底断裂系控制的煤层分带盆缘一侧常常发育正断裂，是控制盆地形成和演化的主干基底断裂。

盆地基底又往往被走向和横向断裂所切割，形成基底断裂网络。

因此，整个含煤岩系形成过程中，基底断块的不均衡沉降控制了沉积环境的配置和演变，相应地煤层形态和煤层厚度显示出沿倾向的分带性和沿走向的分区性。

2．盆内次级隆起和拗陷所引起的煤厚变化聚煤盆地内部往往发育次级隆起和拗陷（或次级同沉积褶皱）对煤层形态和煤层厚度具有不同程度的控制作用。

由于构造分异和沉积补偿之间的不同状态，煤层的发育状况亦多种多样。

3．盆内同沉积断裂活动引起的煤厚变化

（1）聚煤盆地内的同沉积断裂活动可以造成含煤岩系厚度和岩相的显著变化，导致煤层形态和厚度的突变。

在泥炭堆积最有利的地段，可以形成厚煤带。

（2）厚煤带沿断层走向延伸，横越断层则迅速变薄，分岔或尖灭。

（3）由于断层的不断生成，已形成的泥炭层又被切割，两盘煤层层位、厚度难以对接。

（四）煤层的冲蚀和顶凸构造煤层的冲蚀是指泥炭堆积过程中或泥炭层被沉积物覆盖以后河流等对煤层的冲刷剥蚀。

习惯上将前者称为同生冲蚀；将后者称为后生冲蚀。

1.煤层的同生冲蚀泥炭沼泽邻近同期发育的河道时，河道及其支流可能注入泥炭沼泽，河流充填物与泥炭层之间表现为冲蚀接触和逐渐过渡两种关系。

2.河流充填负载构造泥炭层堆积之后，如果上覆层系为小型河流砂质填积体，在荷载作用下，顶板砂质物便会突入未固结的松软泥炭层，形成一种负载构造，又称顶凸构造。

（五）后期构造变动引起的煤厚变化后期构造变动可改变煤层的原始产状，也可引起煤层形态和厚度的变化。

特点：

1、有煤被挤入顶、底板裂隙中；2、在煤层的增厚、减薄带，煤的原始结构被破坏；3、煤中灰分增高；4、煤层的增厚、减薄在平面上有一定的方向性，厚—薄相间出现；5、挤压强烈之处，成串珠状、藕节状；

褶皱作用引起的煤厚变化，一般在褶曲的轴部增厚，而在翼部减薄或尖灭。

煤层由于产生塑性流动，原生结构和构造遭到破坏，形成构造煤。

较大规模的褶皱引起的煤层加厚和减薄带在平面上沿褶曲轴方向延伸，煤层加厚和减薄带相伴出现，与主压应力方向垂直。

伴随纵弯褶皱作用而产生的层间滑动可以派生层间牵引褶皱，规模虽小，但常成组出现，造成煤层顶底板波状起伏，使煤层局部压薄或增厚，煤层呈串珠状或断续透镜体。

（六）岩浆侵入对煤层的影响我国东部中、新生代岩浆活动十分强烈，岩浆侵入煤系和煤层是十分常见的地质现象。

特点：

1、岩浆侵入煤层，使煤层形态和煤层厚度、煤层结构、煤质都发生变化，有时煤层变为天然焦或被吞食，从而丧失工业价值；2、顺层侵入的不规则岩体形态、厚度和结构产生极不规则，煤层、天然焦、火成岩体和围岩俘虏体混杂在一起，严重影响生产的正常进行。

（七）岩溶作用形成的无煤陷落柱含煤地层下伏岩系如果为可溶性岩石，如石灰岩、白云岩、石膏层等，在地下水的溶蚀作用下可以形成岩溶洞穴，随着洞穴规模的扩大，在上覆岩系的重力荷载下，煤层及其围岩逐渐跨落，可形成环形柱状陷落。

煤层厚度和煤层形态的变化，往往是多种地质因素联合、叠加的结果。

在研究煤厚变化和煤层形态时，要善于分析各种地质因素的表现形式和对煤层的影响程度、范围的特征，追索各种地质因素的内在联系，并从中找出主导因素，以指导地质勘探和生产实践。

煤层厚度分级极薄煤层：

0.3～0.5m；薄煤层：

煤厚0.51～1.3m；中厚煤层：

煤厚1.31～3.5m；厚煤层：

煤厚3.6～8.0m；巨厚煤层：

大于8m者为。