煤地質(zhì)學(xué)—煤化作用

1、2024/4/3,1,第三章 煤化作用,第1節(jié).煤化作用的階段第2節(jié).煤化作用的特點(diǎn)第3節(jié).煤化作用的影響因素第4節(jié).煤的變質(zhì)指標(biāo)和變質(zhì)階段的劃分第5節(jié).煤的變質(zhì)作用類(lèi)型,2024/4/3,1,高等植物從死亡到變成泥炭過(guò)程 → 泥炭化作用低等植物從死亡到變成腐泥過(guò)程 → 腐泥化作用泥 炭（腐 泥）變成褐煤的過(guò)程 → 成 巖 作 用褐煤 → 煙煤 →無(wú)煙煤的過(guò)程 →

2、變 質(zhì) 作 用,植物從死亡、堆積到轉(zhuǎn)變?yōu)槊核?jīng)歷的一系列演化過(guò)程,成煤作用,高等植物低等植物,,沼澤,湖泊或淺海,泥炭腐泥,,煤褐煤→煙煤→無(wú)煙煤,地下,,,,,,石墨,泥炭（腐泥）化作用,成巖作用,變質(zhì)作用,,煤化作用,植物從死亡、堆積到轉(zhuǎn)變?yōu)槊核?jīng)歷的一系列演化過(guò)程,植物從死亡、堆積到轉(zhuǎn)變?yōu)槊核?jīng)歷的一系列演化過(guò)程,煤褐煤→煙煤→無(wú)煙煤,植物從死亡、堆積到轉(zhuǎn)變?yōu)槊核?jīng)歷的一系列演化過(guò)程,石墨,煤褐煤→煙煤→無(wú)煙

3、煤,植物從死亡、堆積到轉(zhuǎn)變?yōu)槊核?jīng)歷的一系列演化過(guò)程,,石墨,煤褐煤→煙煤→無(wú)煙煤,植物從死亡、堆積到轉(zhuǎn)變?yōu)槊核?jīng)歷的一系列演化過(guò)程,變質(zhì)作用,,石墨,煤褐煤→煙煤→無(wú)煙煤,植物從死亡、堆積到轉(zhuǎn)變?yōu)槊核?jīng)歷的一系列演化過(guò)程,,變質(zhì)作用,,石墨,煤褐煤→煙煤→無(wú)煙煤,植物從死亡、堆積到轉(zhuǎn)變?yōu)槊核?jīng)歷的一系列演化過(guò)程,,變質(zhì)作用,,石墨,煤褐煤→煙煤→無(wú)煙煤,植物從死亡、堆積到轉(zhuǎn)變?yōu)槊核?jīng)歷的一系列演化過(guò)程,煤化作

4、用,,變質(zhì)作用,,石墨,煤褐煤→煙煤→無(wú)煙煤,植物從死亡、堆積到轉(zhuǎn)變?yōu)槊核?jīng)歷的一系列演化過(guò)程,泥炭（腐泥）化作用,煤化作用,,變質(zhì)作用,,石墨,煤褐煤→煙煤→無(wú)煙煤,植物從死亡、堆積到轉(zhuǎn)變?yōu)槊核?jīng)歷的一系列演化過(guò)程,泥炭（腐泥）化作用,煤化作用,,變質(zhì)作用,,石墨,煤褐煤→煙煤→無(wú)煙煤,植物從死亡、堆積到轉(zhuǎn)變?yōu)槊核?jīng)歷的一系列演化過(guò)程,高等植物低等植物,泥炭（腐泥）化作用,煤化作用,,變質(zhì)作用,,石墨,煤褐煤→

5、煙煤→無(wú)煙煤,植物從死亡、堆積到轉(zhuǎn)變?yōu)槊核?jīng)歷的一系列演化過(guò)程,2024/4/3,2,第三章 煤化作用,第三章 煤化作用,煤作為一種可燃有機(jī)巖石，對(duì)溫度和壓力的反應(yīng)比無(wú)機(jī)礦物靈敏得多，由于近代各種指示不同物理化學(xué)的煤化作用程度指標(biāo)測(cè)試技術(shù)迅速發(fā)展，更加促進(jìn)人們應(yīng)用煤化作用的各種特征來(lái)研究和解決地質(zhì)問(wèn)題，以及煤炭資源的加工利用問(wèn)題。 近年來(lái)煤化作用研究在煤盆地的構(gòu)造形成與演化中已得到廣泛地應(yīng)用，例如確定沉積盆地原始邊界、分

6、析盆地形成的古構(gòu)造格局及演化、闡明盆地形成后的構(gòu)造形變、盆地?zé)嵫莼难芯?，以及確定地層剝蝕厚度、研究大規(guī)模構(gòu)造形變、研究推覆構(gòu)造的形成與演化、確定斷裂變形特征、研究古地溫、圈定隱伏侵入體、分析淺層變質(zhì)作用、找油氣及找煤層甲烷資源等。,2024/4/3,3,2024/4/3,4,,一、煤的成巖作用 二、煤的變質(zhì)作用,第一節(jié) 煤化作用的階段,2024/4/3,5,,1、煤的成巖作用 泥炭形成后，由于盆地的沉降，在上覆沉積物的

7、覆蓋下被埋藏于地下， 經(jīng)壓實(shí)、脫水、增碳作用，游離纖維素消失，出現(xiàn)了凝膠化組分，逐漸固結(jié)并具有了微弱的反射力，經(jīng)過(guò)這種物理化學(xué)變化轉(zhuǎn)變成年輕褐煤。這一轉(zhuǎn)變所經(jīng)歷的作用稱(chēng)為煤的成巖作用。,一、煤的成巖作用,2024/4/3,6,,在成巖作用中，煤受到復(fù)雜的化學(xué)煤化作用和物理煤化作用： （1）化學(xué)煤化作用：主要反映在泥炭?jī)?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，并導(dǎo)致碳含量增加，氧和

8、水分含量減少。,一、煤的成巖作用,2024/4/3,7,,一、煤的成巖作用,2024/4/3,8,,（2）物理煤化作用：主要反映在發(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?yōu)楹谏哂形⑷豕鉂傻哪z化組分。成巖作用中，絲炭化組分和穩(wěn)定組分也發(fā)生了變化。,一、煤的成巖作用,2024/4/3,9,,2、煤的變質(zhì)作用 煤的變質(zhì)作用是指年輕褐煤

9、，在較高的溫度、壓力及較長(zhǎng)地質(zhì)時(shí)間等因素的作用下，進(jìn)一步受到物理化學(xué)變化，變成老褐煤(亮褐煤)、煙煤、無(wú)煙煤、變無(wú)煙煤的過(guò)程。 （1） 化學(xué)煤化作用：表現(xiàn)為腐植物質(zhì)進(jìn)一步聚合，失去大量的含氧官能團(tuán)，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。,二、煤的變質(zhì)作用,2024/4/3,10,,（2）物理煤化作用：表現(xiàn)為結(jié)束了成巖凝膠化作用，形成凝膠化組分，植物殘?bào)w己不存在，穩(wěn)定組分發(fā)生瀝青化作用

10、，使葉片表皮蠟質(zhì)和孢粉質(zhì)的外層脫去甲氧基，形成易軟化、塑性強(qiáng)，具粘結(jié)性的瀝青質(zhì)，并開(kāi)始具有微弱的光澤。 在溫度、壓力的繼續(xù)作用下，腐植復(fù)合物不斷發(fā)生聚合反應(yīng)，使稠環(huán)芳香系統(tǒng)不斷加大，側(cè)鏈減少，不斷提高芳香化程度和分子排列的規(guī)則化程度，變質(zhì)程度不斷提高，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)闊熋?、無(wú)煙煤和變無(wú)煙煤。,二、煤的變質(zhì)作用,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化二、煤化作用物理—化學(xué)實(shí)質(zhì)的探討,第二節(jié)、煤化作用的特點(diǎn),2024/4/3,11,

11、2024/4/3,12,,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,1、煤的成分變化(一) 元素組成方面 （1）增碳化趨勢(shì) 隨著煤化程度的增加，煤中揮發(fā)物減少，碳含量增加，但以褐煤至氣煤階段和無(wú)煙煤階段增高的幅度最大（圖3.1）。即由泥炭階段含有C、H、O、N、S五種主要元素，演變到無(wú)煙煤階段基本上只含碳一種元素。因此，煤化作用，又稱(chēng)作異種元素的排出過(guò)程。,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,（2）氫、氧含量減少

12、 隨著煤化程度的增加，氫、氧含量減少，氫含量在碳含量大于87%（Vr為29%）時(shí)減少特別急劇，而氧含量在碳含量小于87%時(shí)比較顯著（圖3.2）。（二）原生腐植酸的含量 原生腐植酸的含量在泥炭與年輕褐煤階段最高，隨著成巖作用的加強(qiáng)，腐植酸逐漸變成腐植質(zhì)，而到了長(zhǎng)焰煤階段腐植酸已經(jīng)完全消失（圖3.3）。,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,一、煤化過(guò)程中煤的

13、成分和性質(zhì)的變化,2024/4/3,13,（三）甲烷生成量的變化 甲烷生成量的變化隨著煤化程度的增高而遞增（圖3.4）。（四）煤的結(jié)構(gòu)致密化和定向排列的趨勢(shì) 煤化作用過(guò)程實(shí)際上是依序排除不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的過(guò)程。在煤化過(guò)程中，煤的芳香化程度逐漸提高，芳香族物質(zhì)逐漸縮合成較大的聚合體，脂肪族成分逐漸脫落并以揮發(fā)物形式逸出，分子排列逐漸定向化（圖3.5）。,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,一、煤化過(guò)

14、程中煤的成分和性質(zhì)的變化,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,2024/4/3,14,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,2024/4/3,15,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,2024/4/3,16,煤的結(jié)構(gòu)上主要表現(xiàn)為芳香族稠環(huán)體系的縮合度進(jìn)一步增加，側(cè)鏈更加減少，芳香單元直徑加大，層系間空間減小，使得順層面三維的定向排列更加緊密。,低煤級(jí),高煤級(jí),一、煤化

15、過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,2024/4/3,17,（五）煤顯微組分性質(zhì)的均一性 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，也就是說(shuō)具有不同的煤化作用軌跡（圖3.6）。但隨著煤化作用的進(jìn)行，只是在高變質(zhì)階段，這些差異趨于一致，變得愈來(lái)愈不易區(qū)分。,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,2024/4/3,18,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,2024/4/3,

16、18,2024/4/3,18,2024/4/3,18,例如：絲炭化組分中的碳、氫、氧含量在煤化過(guò)程中最為穩(wěn)定，鏡質(zhì)組分次之，孢子體等最不穩(wěn)定；煤的揮發(fā)分產(chǎn)率、反射率（圖3.7）以及真比重等的變化梯度以殼質(zhì)組為最大，惰性組最小，到高變質(zhì)階段則漸趨一致（圖3.8） ，煤化過(guò)程中各種顯微組分吸附水分的能力都逐漸降低，其中以鏡質(zhì)最為顯著，但到中變質(zhì)階段時(shí)彼此已接近一致。此外，煤的粘結(jié)性的變化主要取決于鏡質(zhì)和殼質(zhì)組，因?yàn)槎栊越M在任何煤化階段均無(wú)粘

17、結(jié)性。鏡質(zhì)的粘結(jié)性以肥、焦煤階段最高；殼質(zhì)組的粘結(jié)性在老褐煤階段開(kāi)始出現(xiàn)，到焦煤階段已消失，最大值大致在氣煤階段。,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,2024/4/3,19,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,2024/4/3,20,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,2、煤的性質(zhì)變化（一）煤的工藝性質(zhì)方面 （1）隨煤化程度的增高，揮發(fā)分逐漸降低（圖

18、3.9）。,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,2024/4/3,21,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,2024/4/3,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,21,2024/4/3,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,2024/4/3,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,（2）隨著煤化程度的增高，水分自褐煤至焦煤階段逐漸降低，在焦、瘦煤界線上達(dá)到最小值，由瘦煤至無(wú)煙煤階段又略有增加（圖3.10）；

19、發(fā)熱量值的變化恰與水分相反，自褐煤至焦煤階段逐漸增加，在焦、瘦煤界線上達(dá)到最大值，由瘦煤至無(wú)煙煤階段又略有減少（圖3.11）。,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,22,（3）粘結(jié)性則以焦、肥煤階段為最強(qiáng)，這可從膠質(zhì)層厚度和羅加指數(shù)的變化曲線上明顯的看出（圖3.12、3.13）。,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,23,2024/4/3,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性

20、質(zhì)的變化,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,23,2024/4/3,（二）煤的物理性質(zhì)方面 煤化過(guò)程中，煤的物理性質(zhì)亦作規(guī)律性的變化。 （1）隨著煤化程度的增高，煤的顏色由褐色變?yōu)楹谏俚胶诨疑环勰﹦t由淺褐色到黑色和深黑色； （2）隨著煤化程度的增高，光澤也逐步增強(qiáng)，年輕褐煤一般不具光澤，由老褐煤開(kāi)始到無(wú)煙煤階段依次出現(xiàn)瀝青光澤、玻璃光澤、金剛光澤和似金屬光澤；在中變質(zhì)階

21、段之前，各種煤巖類(lèi)型之間光澤的差別較大，而到高變質(zhì)階段則漸趨一致； （3）煤的鏡質(zhì)組反射率隨煤化程度的增高而加大，到無(wú)煙煤階段尤為明顯；,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,24,2024/4/3,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,24,2024/4/3,（4）隨著煤化程度的增高，煤的硬度變化也很明顯，肥煤和焦煤的硬度最小，無(wú)煙煤最大，而長(zhǎng)焰煤、氣煤與貧煤的硬度相近，僅次于無(wú)煙煤

22、；,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,（5）脆度以中變質(zhì)階段的焦、瘦煤為最大（圖3.14）；,25,2024/4/3,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,（6）內(nèi)生裂隙數(shù)呈曲線變化，最大值在焦煤階段（圖3.15 ）；（7）煤的顯微鏡下的特征也隨煤化程度的增高而變化。透明度逐漸降低，反射率增強(qiáng)，各顯微組分差異變?。?一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,一、煤化過(guò)程

23、中煤的成分和性質(zhì)的變化,26,2024/4/3,（8） 煤的導(dǎo)電性在煙煤階段增長(zhǎng)很慢，電阻率常為2000—200歐姆-米，而無(wú)煙煤則增長(zhǎng)很快，電阻率常為50—0.1歐姆-米（圖3.16）。,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,27,2024/4/3,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,一、煤化過(guò)程中煤的成分和性質(zhì)的變化,27,2024/4/3,煤化過(guò)程中，煤的化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)的變化是既有區(qū)別又有聯(lián)系的。也就是說(shuō)“化學(xué)煤化作用”和“物理

24、煤化作用”基本上是平行進(jìn)行的，但也不也完全一致。 煤化作用不同階段物理—化學(xué)變化的表現(xiàn) 1.煤的成巖階段 2.成巖和變質(zhì)作用過(guò)渡的老褐煤階段 3.煤變質(zhì)作用階段,二、煤化作用物理—化學(xué)實(shí)質(zhì)的探討,,四次煤化作用躍變（煙煤和無(wú)煙煤階段）,二、煤化作用物理—化學(xué)實(shí)質(zhì)的探討,二、煤化作用物理—化學(xué)實(shí)質(zhì)的探討,二、

25、煤化作用物理—化學(xué)實(shí)質(zhì)的探討,28,2024/4/3,1.煤的成巖階段 在煤的成巖階段，絲炭組分和穩(wěn)定組分的物理—化學(xué)變化不太明顯，而其他腐植物質(zhì)卻發(fā)生明顯的物理—化學(xué)變化。（1）物理變化表現(xiàn)在煤發(fā)生物理膠體反應(yīng)（成巖凝膠化作用），未分解的木質(zhì)素和纖維素不斷轉(zhuǎn)變成腐植酸和腐植質(zhì)，而腐植酸和腐植質(zhì)又逐漸變成黑色具光澤的鏡質(zhì)組。（2）化學(xué)變化表現(xiàn)在縮合成分子量更大的腐植酸和腐植質(zhì)，側(cè)鏈上的親水官能團(tuán)如羥基（-OH）

26、，羧基（-COOH），甲氧基（-OCH3）、羰基（=C=0）以及環(huán)氧的數(shù)目不斷減少，析出大量的水分和二氧化碳、甲烷，導(dǎo)致碳含量增高，水分和氧含量較快地減少。,二、煤化作用物理—化學(xué)實(shí)質(zhì)的探討,二、煤化作用物理—化學(xué)實(shí)質(zhì)的探討,二、煤化作用物理—化學(xué)實(shí)質(zhì)的探討,二、煤化作用物理—化學(xué)實(shí)質(zhì)的探討,二、煤化作用物理—化學(xué)實(shí)質(zhì)的探討,29,2024/4/3,2.成巖和變質(zhì)作用過(guò)渡的老褐煤階段 （1）物理變化：在成巖和變質(zhì)作

27、用過(guò)渡的老褐煤階段，腐植物質(zhì)的成巖凝膠化作用已結(jié)束，即鏡質(zhì)組分全部生成，已沒(méi)有未變化的植物殘余成分存在。 （2）化學(xué)變化：穩(wěn)定組分開(kāi)始發(fā)生瀝青化，首先是蠟質(zhì)葉片表層和孢子花粉外層脫去甲氧基，生成石油型烴類(lèi)，即易軟化、強(qiáng)塑性和具粘結(jié)性的瀝青，并使這些穩(wěn)定組分開(kāi)始具有反射力。從化學(xué)變化上說(shuō)，此時(shí)腐植物質(zhì)分子由于進(jìn)一步聚合，失去大量酸性官能團(tuán)，如羥基（—COOH）和甲氧基（—OCH3），使腐植物質(zhì)由酸性向中性轉(zhuǎn)變，愈來(lái)越

28、多地成為腐植復(fù)合物。很明顯，在老褐煤階段，煤的“巖石質(zhì)變”已經(jīng)完成，而化學(xué)質(zhì)變的重要指標(biāo)—腐植酸含量雖急劇減少，但卻未完全消失，只是到褐煤和煙煤的分界線上，溶于堿的腐植酸才完全消失。,二、煤化作用物理—化學(xué)實(shí)質(zhì)的探討,二、煤化作用物理—化學(xué)實(shí)質(zhì)的探討,二、煤化作用物理—化學(xué)實(shí)質(zhì)的探討,二、煤化作用物理—化學(xué)實(shí)質(zhì)的探討,30,2024/4/3,2024/4/3,31,,3.煤變質(zhì)作用階段(1)四次煤化作用躍變：① 第一次躍變：

29、 發(fā)生在長(zhǎng)焰煤開(kāi)始階段(Cdaf＝75％~80％，Vdaf＝43％，鏡質(zhì)組反射率 = 0.6%），它與石油開(kāi)始形成階段相當(dāng)。本次躍變的特點(diǎn)是瀝青化作用的發(fā)生，隨煤化程度的提高，各種含氧官能團(tuán)逐漸脫落，在 ＝0.6％以前主要以析出CO2和H2O為特征；當(dāng)煤化作用達(dá)到 = 0.5％~0.6％階段，芳香核稠環(huán)上開(kāi)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，于是開(kāi)始了生成瀝青質(zhì)的瀝青

30、化作用。,二、煤化作用物理—化學(xué)實(shí)質(zhì)的探討,2024/4/3,32,,（1）四次煤化作用躍變：② 第二次躍變： 出現(xiàn)在肥煤到焦煤階段（約Cdaf＝87％，Vdaf＝29％， = 1.3%）。躍變的的發(fā)生是因煤中甲烷的大量逸出，從而釋放出大量的氫所造成的。本階段開(kāi)始，由于富氫的側(cè)鏈和鍵的大量縮短及減少，使煤的比重下降到最小值。在壓力作用下，煤的顯微孔隙度逐漸縮小，水分減少。到焦煤階段（Cdaf＝89％，Vdaf＝2

31、0％， = 1.7% ），腐植凝膠基本完成了脫水作用，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。自第二次躍變后，殼質(zhì)組與鏡質(zhì)組在顏色、突起、反射率等方面的差異愈加變小，難以區(qū)分。,二、煤化作用物理—化學(xué)實(shí)質(zhì)的探討,2024/4/3,33,,（1）四次煤化作用躍變：③ 第三次躍變： 發(fā)生于煙煤變?yōu)闊o(wú)煙煤階段(Cdaf＝91％，Vdaf＝8％， = 2.5%）。煤化作用的第三

32、次躍變以后，就進(jìn)入無(wú)煙煤化作用和半石墨化作用的階段，它代表了煤化作用的最終階段，其產(chǎn)物是無(wú)煙煤和變無(wú)煙煤的形成。,二、煤化作用物理—化學(xué)實(shí)質(zhì)的探討,2024/4/3,34,,（1）四次煤化作用躍變：④ 第四次躍變： 為無(wú)煙煤與變無(wú)煙煤的分界(Cdaf＝93.5％，Hdaf=2.5%, Vdaf＝4.0％，鏡質(zhì)組反射率 = 4%， = 3.5%）。 本階段和初期煤化作用階段相比有

33、較多的不同： 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。碳含量隨埋藏深度的增加也明顯增大，同時(shí)芳香單元的芳香度和縮合度也急劇增加。,二、煤化作用物理—化學(xué)實(shí)質(zhì)的探討,2024/4/3,35,,④ 第四次躍變： 物理煤化作用方面：硬度增大、光澤增強(qiáng)，到變無(wú)煙煤時(shí)幾乎呈金屬淺黃色光澤，宏觀上微層理已不明顯；在光學(xué)特征上變化更為明顯，即在非偏光下，無(wú)煙煤與變無(wú)煙煤都更加顯示出均質(zhì)性的特征，在正交

34、偏光下，主要顯微組分又可顯出差異，角質(zhì)組和孢子體達(dá)到了最大反射率，且雙反射率也較高，惰質(zhì)組的最大反射率約等于或低于鏡質(zhì)組的反射率。鏡質(zhì)組的最大反射率在無(wú)煙煤階段以后有時(shí)可以超過(guò)惰質(zhì)組。,二、煤化作用物理—化學(xué)實(shí)質(zhì)的探討,2024/4/3,36,,無(wú)煙煤階段鏡質(zhì)組反射率隨著煤化作用進(jìn)一步增高，進(jìn)入變無(wú)煙煤以后，由于最小反射率迅速減小，雙反射率急劇加大。,36,2024/4/3,37,,第三節(jié) 煤化作用的影響因素,溫度、壓力和時(shí)間是影響煤化

35、作用的重要因素，其中溫度是煤化作用的主要因素。此外放射性元素蛻變的影響也值得注意。,1、溫度因素的重要性2、地?zé)岷偷販靥荻?、煤化（變質(zhì)）作用所需的溫度,一、溫度的影響,,地殼的等溫面以及地溫梯度,巖石導(dǎo)熱性能對(duì)煤化梯度的影響,38,2024/4/3,2024/4/3,39,,1、溫度因素的重要性,1930年Gropp和Bode曾將泥炭或年輕褐煤置于密閉的容器內(nèi)，在1000個(gè)大氣壓的條件下逐漸加熱，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)試樣并無(wú)變化；

36、但當(dāng)溫度高過(guò)200℃時(shí)，試祥開(kāi)始變化，最終轉(zhuǎn)變?yōu)槊夯^深的褐煤。兩年后再度進(jìn)行試驗(yàn)，在1800個(gè)大氣壓，溫度低于320℃的條件下，雖然時(shí)間持續(xù)很久也未能使褐煤進(jìn)一步變化，但當(dāng)溫度升到320℃時(shí)，褐煤就轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂虚L(zhǎng)焰煤的產(chǎn)物，當(dāng)溫度升高到345℃時(shí)，所得的產(chǎn)物就具有典型煙煤的性質(zhì)。溫度再進(jìn)一步增高到500℃時(shí)，產(chǎn)物則具有無(wú)煙煤的特性。 試驗(yàn)不僅說(shuō)明溫度和壓力是煤化作用的重要影響因素，而且還進(jìn)一步證明了與壓力相比，溫度是促進(jìn)

37、煤變質(zhì)的主導(dǎo)因素。,1、溫度因素的重要性,2024/4/3,39,1、溫度因素的重要性,表 3-2,2024/4/3,40,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(chēng)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?地溫梯度：深度每增加一百米，溫度增高的數(shù)值。,2、地?zé)岷偷販靥荻?2、地?zé)岷偷販靥荻?2、地?zé)岷偷販靥荻?

38、2024/4/3,41,（1）地殼的等溫面：由于地殼結(jié)構(gòu)和地質(zhì)構(gòu)造各處有異，各種熱源分布的不均一性，因而地?zé)釄?chǎng)的特點(diǎn)也不一樣。首先表現(xiàn)在地殼的等溫面并不是一個(gè)理想的平面，而是起伏不平的曲面，其次是地殼各處的地溫梯度各有差異，等溫面的間隔往往也不相同。 現(xiàn)代地殼平均地溫梯度為3℃ /100米，但其變化范圍可由0.5℃ /100米到25℃ /100米。我國(guó)華北某地的地溫梯度為3.3 ℃ /100 。,2、地?zé)岷偷販靥荻?/p>

39、,2024/4/3,42,（2）巖石導(dǎo)熱性能對(duì)煤化梯度的影響 地?zé)釛l件相類(lèi)似的地區(qū)，由于下伏和共生巖石的導(dǎo)熱性能不同，對(duì)于煤化梯度的影響也不相同。 巖石的導(dǎo)熱性首先決定于巖石本身的熱導(dǎo)率，也還受到巖石的孔隙、裂隙、溶洞、構(gòu)造破壞程度等的影響。 例: 聯(lián)邦德國(guó)薩爾煤田某鉆孔（圖3.19），在穿過(guò)近200m的砂巖帶時(shí)，明顯可見(jiàn)各項(xiàng)煤化指標(biāo)，如無(wú)灰基水分、干燥無(wú)灰基發(fā)熱量、干燥

40、無(wú)灰基碳含量和平均油浸反射率，都幾乎處于停滯狀態(tài)。這主要是因?yàn)樯皫r具有良好熱導(dǎo)率，地溫在砂巖中擴(kuò)散較快，因而相對(duì)溫差小。,2、地?zé)岷偷販靥荻?2024/4/3,43,2、地?zé)岷偷販靥荻?2、地?zé)岷偷販靥荻?圖 3.19,2024/4/3,44,近年來(lái)，由于應(yīng)用地質(zhì)—地球物理方法研究地?zé)釄?chǎng)變化，用圍巖礦化推測(cè)古地溫及用熱動(dòng)力模擬計(jì)算煤化溫度，得出煤化作用所需的溫度比早先僅根據(jù)人工煤化實(shí)驗(yàn)所推斷的溫度（如生成煙煤的溫度為300℃-500℃

41、，生成無(wú)煙煤的溫度大于500℃）要低得多的結(jié)論，認(rèn)為古生代煙煤在100℃-200℃的溫度下即可形成，如果作用時(shí)間足夠長(zhǎng)的話，還可形成無(wú)煙煤。 根據(jù)文獻(xiàn)中提供的一些主要煤田的資料（表3-3），轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌夯A段的煤所需的溫度大致為：褐煤40℃-50℃ ；長(zhǎng)焰煤一般<100℃ ；煉焦煤（包括氣煤、肥煤、焦煤和瘦煤）一般<200 ℃ ；無(wú)煙煤一般不超過(guò)350℃ 。,3、煤化（變質(zhì)）作用所需的溫度,2024

42、/4/3,45,2024/4/3,46,3、煤化（變質(zhì)）作用所需的溫度,但是受熱持續(xù)時(shí)間和不同古地?zé)崾返挠绊?，特定的煤化程度與精確的最大溫度之間的關(guān)系較難確定。 前蘇聯(lián)學(xué)者提出，受熱50Ma，頓巴斯煤田的受熱溫度 與煤化程度的關(guān)系（表3-4）：,表 3-4,2024/4/3,47,3、煤化（變質(zhì)）作用所需的溫度,1.靜壓力2.構(gòu)造壓力（動(dòng)壓力）,二、壓力的影響,,壓 力,2024/4/3,48,1.靜

43、壓力,靜壓力：來(lái)自上覆巖層的壓力。靜壓力可導(dǎo)致巖石和煤體積的壓縮。在壓縮時(shí)由于內(nèi)摩擦也會(huì)放出熱量，提高地溫，從而間接地推進(jìn)煤化作用，但是這已經(jīng)屬于溫度因素的影響了。 近年來(lái)，在不同壓力下的煤化實(shí)驗(yàn)更加確認(rèn)了靜壓力對(duì)化學(xué)煤化作用的抑制作用。這是由于正常煤化作用所需的壓力顯然不太大，當(dāng)靜壓力超過(guò)這個(gè)數(shù)字后，從煤的有機(jī)結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈上脫出瓦斯更加困難。 壓力因素雖阻礙化學(xué)反應(yīng)，但引起煤的物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化

44、。如靜壓力使煤的孔隙率和水分降低、密度增加，還促使芳香族稠環(huán)平行于層面做有規(guī)則的排列。,2024/4/3,49,前蘇聯(lián)學(xué)者列文施琴（1963）對(duì)卡拉干達(dá)煤田按5MPa/min遞增的速度進(jìn)行加壓實(shí)驗(yàn)，直到高達(dá)相當(dāng)于地下15km處的500MPa的壓力，煤的Vdaf,Cdaf,Hdaf和Y值都未發(fā)生變化。,表 3-5,2024/4/3,50,1.靜壓力,2024/4/3,51,,2.構(gòu)造壓力,構(gòu)造壓力：指由于地殼運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的構(gòu)造擠壓力和剪切應(yīng)力

45、。 構(gòu)造應(yīng)力對(duì)煤的物理變化有強(qiáng)烈影響。如某些褶皺地區(qū)，出現(xiàn)了水分含量異常低的低變質(zhì)煤，可能是強(qiáng)烈的水平擠壓力作用的結(jié)果。 在煤化作用的最后階段，特別是變無(wú)煙煤的形成階段，煤化作用除了高溫和壓力作用外，剪切應(yīng)力的作用亦較為明顯。在構(gòu)造應(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，這樣在半石墨化、石墨化階段表現(xiàn)的更為明顯。,2024/4/3,52,三、時(shí)間的影響,溫度和壓力持續(xù)作用于煤的時(shí)間

46、長(zhǎng)短，也是影響煤化作用的重要因素。在相同的溫度條件下，受熱時(shí)間越長(zhǎng)，煤的變質(zhì)程度越高；長(zhǎng)時(shí)間的低溫作用（超過(guò)60℃）也能起到短時(shí)間的高溫作用的效果（圖3.20、3.21）。,2024/4/3,53,三、時(shí)間的影響,溫度、時(shí)間與煤化程度的關(guān)系,圖 3.20,圖 3.21,2024/4/3,54,第四節(jié) 煤化程度指標(biāo)和變質(zhì)階段劃分,煤化程度指標(biāo)簡(jiǎn)稱(chēng)煤化指標(biāo)，又稱(chēng)煤級(jí)指標(biāo)，指可作為衡量煤的變質(zhì)程度的物理和化學(xué)指標(biāo)。由于煤化作用是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，

47、不同煤化階段中各種指標(biāo)變化的顯著性各不相同，因此對(duì)于一定煤化階段往往具有不同的煤化程度指標(biāo)。 水分、發(fā)熱量、氫含量、碳含量、揮發(fā)分（化學(xué)指標(biāo)）及鏡質(zhì)組反射率、X射線衍射曲線（物理指標(biāo)）等。 實(shí)踐表明，應(yīng)該選擇那些在煤化過(guò)程中變化顯著、規(guī)律性清楚的指標(biāo)，而且還應(yīng)注意針對(duì)不同階段或不同變質(zhì)類(lèi)型的煤選擇不同的指標(biāo)。,2024/4/3,55,表 3-6,2024/4/3,56,一、 煤化程度指標(biāo),1、深成變質(zhì)煤

48、（1）水分 在褐煤與尚未壓固的低煤化階段，由于上覆巖層壓力，使得煤中的孔隙度很快降低，親水官能團(tuán)分解，水分迅速減少。如軟褐煤階段，埋深每增加100m，水分降低4％。因此，水分是低煤化階段的較敏感的煤化程度指標(biāo)。,圖 3.22 煤化過(guò)程中水分 與揮發(fā)分的關(guān)系,2024/4/3,57,（2） 發(fā)熱量 在褐煤及低煤化煙煤階段(Vdaf >30％)，鏡質(zhì)組的發(fā)熱量主要決定于水分的含量

49、。隨著水分的降低，發(fā)熱量大致成比例地增高。因此發(fā)熱量也和水分一樣，是褐煤及低煤化煙煤階段的煤化指標(biāo)。,一、 煤化程度指標(biāo),2024/4/3,58,（3）氫含量 煤中氫含量一般小于6％。由于煤的芳香族稠環(huán)中富氫官能團(tuán)和側(cè)鏈隨煤化程度的增高而逐漸脫落，從而析出甲烷，并且在無(wú)煙煤階段的析出量最大，氫含量減少得最為明顯，可由4％降至1％。因此，氫含量是無(wú)煙煤和變無(wú)煙煤階段較敏感的煤化指標(biāo)。,一、 煤化程度指標(biāo),2024/4/3,5

50、9,（4）碳含量 隨著煤化程度的增高，因芳香族稠環(huán)中官能團(tuán)和側(cè)鏈的不斷脫落使碳含量相應(yīng)地增高。 從肥煤到貧煤的階段內(nèi)，碳含量?jī)H從87％增加到91％，在軟褐煤和暗褐煤階段的變化也不明顯。 從亮褐煤到接近氣煤與肥煤分界的階段及無(wú)煙煤階段，碳含量的變化較為明顯，可作為煤化程度指標(biāo)。,一、 煤化程度指標(biāo),一、 煤化程度指標(biāo),（5）灰分 煤的灰分不是煤中的固有成分，而是煤在規(guī)定條件下

51、完全燃燒后的殘留物。它是煤中礦物質(zhì)在一定條件下經(jīng)一系列分解、化合等復(fù)雜反應(yīng)而形成的，是煤中礦物質(zhì)的衍生物。 煤的灰分產(chǎn)率與礦物質(zhì)含量間有一定的相關(guān)關(guān)系，可以用灰分來(lái)估算煤中礦物質(zhì)含量。 煤質(zhì)研究中由于灰分與其他特性，如含碳量、發(fā)熱量、結(jié)渣性、活性及可磨性等有不同的依賴(lài)關(guān)系。因此，煤中灰分是一項(xiàng)在煤質(zhì)特性和利用研究中起重要作用的指標(biāo)。,一、 煤化程度指標(biāo),2024/4/3,60,2024/

52、4/3,61,（6）揮發(fā)分及鏡質(zhì)組反射率 揮發(fā)分及鏡質(zhì)組反射率是最常用的兩個(gè)煤化程度指標(biāo)。 ① 在氣肥煤到瘦煤的煤化階段中，鏡質(zhì)組反射率隨芳香稠環(huán)縮合程度的增加而增高。由于鏡質(zhì)組反射率和揮發(fā)分都與鏡質(zhì)組結(jié)構(gòu)單元的芳構(gòu)化程度有關(guān)，因此鏡質(zhì)組反射率的增高與揮發(fā)分降低的程度幾乎相同。故在肥煤到貧煤階段，鏡質(zhì)組反射率和揮發(fā)分是良好的煤化程度指標(biāo)。,一、 煤化程度指標(biāo),2024/4/3,62,② 在氣肥煤階段之前，煤中析出

53、的氣體以CO2和H2O為主，此階段鏡質(zhì)組反射率與揮發(fā)分變化不明顯且不規(guī)則。 ③ 無(wú)煙煤階段，揮發(fā)分含量已很少，變化不大；鏡質(zhì)組反射率自貧煤以后，由于煤化作用增加了芳環(huán)族單元層排列的有序性，它仍是良好的煤化程度指標(biāo)。但隨著煤化程度的進(jìn)行，煤的光學(xué)各向異性也增大，因此影響了反射率測(cè)定的精度。在變無(wú)煙煤階段，鏡質(zhì)組的最小反射率反應(yīng)更為靈敏。,一、 煤化程度指標(biāo),2024/4/3,63,（6）揮發(fā)分及鏡質(zhì)組反射率,與其他各種煤化指標(biāo)相比，

54、鏡質(zhì)組反射率指標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)如下： 首先，表現(xiàn)在隨煤化程度的加深具有明顯現(xiàn)律性單向變化，變化規(guī)律有較好的重現(xiàn)性和可比性； 其次，該指標(biāo)的變化值能較精確地加以確定，測(cè)定的技術(shù)方法簡(jiǎn)便、易行； 鏡質(zhì)組反射率指標(biāo)不受煤巖成分、灰分、煤樣代表性的影響，而且受還原程度的影響也很小。,一、 煤化程度指標(biāo),2024/4/3,64,（6）揮發(fā)分及鏡質(zhì)組反射率,在應(yīng)用上，鏡質(zhì)組反射率指標(biāo)也存在一定局限性： 首先，在低煤化階段，由于芳香度和縮合度變化較小

55、，因此鏡質(zhì)組反射率的變化量值反應(yīng)不靈敏； 其次，在粉煤和分散有機(jī)物的制樣中，難以消除不同顯微組分的誤測(cè)； 此外，氫含量對(duì)鏡質(zhì)組反射率有一定影響，富氫的鏡質(zhì)組反射率值偏低，在高煤化作用階段，特別從無(wú)煙煤階段以后到變無(wú)煙煤階段，鏡質(zhì)組反射率值相當(dāng)離散，雙反射率明顯增大，因此影響該指標(biāo)應(yīng)用的準(zhǔn)確性。,一、 煤化程度指標(biāo),2024/4/3,65,（7） X射線衍射曲線 煤化作用的增高，使鏡煤的芳香族稠環(huán)逐漸排列規(guī)則化。因此，當(dāng)

56、X射線透過(guò)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同程度的衍射。隨著煤化程度的提高，衍射曲線從平穩(wěn)到陡，強(qiáng)度也愈來(lái)愈大。,一、 煤化程度指標(biāo),圖 3.23,2、接觸變質(zhì)煤 對(duì)于接觸變質(zhì)煤來(lái)說(shuō)，由于變質(zhì)過(guò)程中巖漿和礦化水往往與煤發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以其指標(biāo)的變化常與深成變質(zhì)煤不一致。 表現(xiàn)在： ①煤的粘結(jié)性遭到破壞； ②在長(zhǎng)焰煤至貧煤階段，接觸變質(zhì)煤的水分偏高，但在無(wú)煙煤階段反而偏低；,2024/

57、4/3,66,一、 煤化程度指標(biāo),③煤的發(fā)熱量，揮發(fā)分產(chǎn)率和氫含量偏低；④煤的比重在褐煤至肥煤階段偏低，在焦煤至無(wú)煙煤階段反而偏高；⑤煤的顯微硬度隨著遠(yuǎn)離火成巖而降低。,2024/4/3,67,一、 煤化程度指標(biāo),3.區(qū)域熱力變質(zhì)煤 對(duì)于因受地殼深處巖漿源的影響而變質(zhì)的區(qū)域熱力變質(zhì)煤而言，其變質(zhì)指標(biāo)的變化基本上與深成變質(zhì)煤相近，但在焦煤至無(wú)煙煤階段，其碳含量較小，粘結(jié)性較差，電阻率較低。4.動(dòng)力變質(zhì)煤

58、 由于地殼強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)而引起的動(dòng)力熱變質(zhì)煤的某些物理、化學(xué)指標(biāo)與深成變質(zhì)煤有區(qū)別，水分明顯偏低，孔隙度小而密度大。,2024/4/3,68,一、 煤化程度指標(biāo),2024/4/3,69,一、 煤化程度指標(biāo),表 3—7,根據(jù)在顯微鏡下或油浸中測(cè)定鏡質(zhì)組最大反射率的數(shù)值，可將低、中、高變質(zhì)的煤進(jìn)一步劃分為八個(gè)變質(zhì)階段，即0—Ⅶ 階段，與按化學(xué)工藝性質(zhì)劃分的八個(gè)工業(yè)牌號(hào)大致相當(dāng)。每個(gè)變質(zhì)階段按反射率的強(qiáng)弱又可再分為三個(gè)小階段（表

59、3—8 ），分別以1、2、3表示，寫(xiě)在階段代號(hào)的右下角，其中1變質(zhì)較低，2與標(biāo)準(zhǔn)煤樣相當(dāng)，3變質(zhì)較高。 地質(zhì)科學(xué)院曾用硒光電池法測(cè)定了鏡煤的最大反射率，確定了腐植煤的變質(zhì)階段。從褐煤至無(wú)煙煤，劃分出了八個(gè)主要變質(zhì)階段（0—Ⅶ）、三個(gè)過(guò)渡變質(zhì)階段（Ⅱ—Ⅲ、Ⅲ—Ⅳ、Ⅳ—Ⅴ）,共十一個(gè)階段（表3—9）。,二、 煤變質(zhì)階段的劃分,二、 煤變質(zhì)階段的劃分,2024/4/3,70,二、 煤變質(zhì)階段的劃分,2024/4/3,71

60、,表3—8,二、 煤變質(zhì)階段的劃分,表 3—9,2024/4/3,72,2024/4/3,73,根據(jù)引起煤變質(zhì)的熱源及其作用方式和變質(zhì)特征，可將煤變質(zhì)作用劃分為三種類(lèi)型：,第五節(jié) 煤的變質(zhì)作用類(lèi)型,深成變質(zhì)作用巖漿變質(zhì)作用動(dòng)力變質(zhì)作用,,區(qū)域巖漿熱力變質(zhì)作用,接觸變質(zhì)作用,2024/4/3,74,,深成變質(zhì)作用：是指煤在地面下較深處受到地?zé)岷蜕细矌r系靜壓力作用所發(fā)生的變質(zhì)作用。因其對(duì)煤的影響最廣泛，也稱(chēng)為“區(qū)域變質(zhì)作用”。

61、 又因深成變質(zhì)作用主要是由地?zé)嵋穑视址Q(chēng)為“地?zé)嶙冑|(zhì)作用”。但作為深成變質(zhì)熱源的地?zé)?，在地殼各處是不同的?一、深成變質(zhì)作用,2024/4/3,75,,（一） 影響地?zé)岬囊蛩?地?zé)醽?lái)源于原始地球殘余熱、化學(xué)反應(yīng)熱、潮汐磨擦熱、放射性元素蛻變熱以及重物質(zhì)位移熱，其中尤以后兩種重要。 影響地?zé)岬姆植汲藷嵩床煌?，還有大地構(gòu)造特征、構(gòu)造斷裂破壞程度、巖石導(dǎo)熱性、巖漿巖性質(zhì)和活動(dòng)特征，以及地下水活動(dòng)特征等。

62、這些因素將造成各地區(qū)地溫梯度的差異，從而必然導(dǎo)致各地煤變質(zhì)梯度的差異。 煤的變質(zhì)梯度：是指煤在地殼恒溫層之下每加深100米煤變質(zhì)程度增高的幅度。煤的變質(zhì)梯度常以煤中可燃基揮發(fā)分減少的數(shù)值（△Vdaf）表示，亦稱(chēng)揮發(fā)分梯度；或以鏡質(zhì)組的反射率增高的數(shù)值表示（ △Rmax），稱(chēng)為鏡質(zhì)組反射率梯度。,一、深成變質(zhì)作用,2024/4/3,76,,一、深成變質(zhì)作用,不同煤田地溫梯度不同，揮發(fā)分梯度也不一樣。如山西陽(yáng)泉、大同煤田的揮

63、發(fā)分梯度為1.4%~3.3%，豫西煤田揮發(fā)分梯度為2%~3%，魯中煤田為4%等。,表 3-10,表 3-11,2024/4/3,77,,一、深成變質(zhì)作用,地溫梯度不同導(dǎo)致變質(zhì)程度相同的煤處于不同沉降深度。,圖 3.24,2024/4/3,78,,一、深成變質(zhì)作用,（二） 深成變質(zhì)的特點(diǎn) 1、希爾特定律 地?zé)崾怯傻乇硐虻叵律钐幹饾u增高的，因而在深成變質(zhì)過(guò)程中，煤的變質(zhì)程度也是沿煤系垂直剖面由淺處向深處逐漸增高的

64、。德國(guó)學(xué)者希爾特在研究德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)諸煤田煤質(zhì)變化的基礎(chǔ)上，提出：在地層大體水平的條件下，煤的揮發(fā)分每百米降低約2.3%，即煤的變質(zhì)程度隨埋藏深度的加深而增高——希爾特定律。,2024/4/3,79,,一、深成變質(zhì)作用,希爾特定律是普遍存在的，但由于局部火成巖的侵入、構(gòu)造變動(dòng)、煤的成因類(lèi)型或煤巖類(lèi)型等因素的影響，也會(huì)使煤質(zhì)發(fā)生異常變化。如徐州晚古生代煤田的Vdaf值隨深度加深而增高，這是因?yàn)橄虏刻M煤為腐泥煤，含藻類(lèi)體達(dá)70%，故使

65、Vdaf值比其上部的煤還高，Y值也高。,表 3-12 徐州煤田煤的揮發(fā)分隨深度加深而增高,2024/4/3,80,,一、深成變質(zhì)作用,（二） 深成變質(zhì)的特點(diǎn) 2、煤變質(zhì)的分帶性 在煤的深成變質(zhì)過(guò)程中，由于煤系下部煤層或煤組經(jīng)受高于上部的溫度及壓力，因而下部煤的變質(zhì)程度也較上部煤的變質(zhì)程度為高。這種煤質(zhì)隨沉降深度呈現(xiàn)規(guī)律性的變化，即為煤質(zhì)的垂直分帶。 如德國(guó)魯爾煤田石炭紀(jì)煤系，在其垂直剖面上，

66、自下而上分為4個(gè)煤化程度不同的煤級(jí)帶：長(zhǎng)焰煤-氣煤帶；氣煤帶；肥煤帶；焦煤、瘦煤及貧煤、無(wú)煙煤帶。我國(guó)雞西中生代煤系，煤質(zhì)分帶自上而下為低變質(zhì)、低中變質(zhì)及中變質(zhì)三個(gè)帶，極為明顯。,2024/4/3,81,,一、深成變質(zhì)作用,（二） 深成變質(zhì)的特點(diǎn) 2、煤變質(zhì)的分帶性 煤質(zhì)垂直分帶的明顯程度與分帶的寬窄，主要決定于煤的變質(zhì)梯度，變質(zhì)梯度的大小又取決于地?zé)崽荻群兔罕旧淼奶卣鳌?一般來(lái)說(shuō)，地?zé)崽荻却螅?/p>

67、揮發(fā)分梯度和變質(zhì)梯度也大，因而引起相同煤質(zhì)變化所需要的沉降深度也就愈小，煤質(zhì)的垂直分帶就窄。如果考慮到受熱時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)使煤質(zhì)變化所需的深度變得更小，煤質(zhì)垂直分帶則更窄。,2024/4/3,82,一、深成變質(zhì)作用,（二） 深成變質(zhì)的特點(diǎn) 2、煤變質(zhì)的分帶性 煤質(zhì)特點(diǎn)對(duì)揮發(fā)分梯度也有明顯影響，因此不同變質(zhì)程度的煤，其揮發(fā)分梯度各異，以中變質(zhì)煤的變質(zhì)梯度最大，因而其分帶明顯。,圖 3.25,2024/4/3,83,

68、煤變質(zhì)的水平分帶是垂直分帶性的一種表現(xiàn)，由于地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，同一煤田內(nèi)同一煤層或煤組在形成和形變過(guò)程中沉降深度不同，這就表現(xiàn)在煤系本身厚度變化和煤系上覆巖系厚度變化的不相同。因此，同一煤層或煤組所經(jīng)受的變質(zhì)程度不同，反映在平面上就構(gòu)成煤質(zhì)的水平帶狀分布特征。,圖 3.26,2024/4/3,84,一、深成變質(zhì)作用,（二） 深成變質(zhì)的特點(diǎn) 3、煤系上覆巖系厚度與深成變質(zhì) 影響煤變質(zhì)的沉降深度，除了煤系本身厚