第一章煤的外表特征和生成
煤是由许多高分子碳氢化合物和少量无机矿物质组成的可燃有机矿产。煤是一种主要的能源，在国民经济中起着举足轻重的作用。煤作为一种商品和工业原料，其性质、质量与煤的价格、煤的利用关系密切，为了计划地开采和合理地利用煤炭资源，就需要对煤的诸多因素中，成煤原始物质和成煤的环境至关重要。
第一节煤的种类和外表和特征山西兴华职业技术学院
一、煤的成因类型
煤是由植物转变而成，不同类型的植物形成的煤的特征、性质都有差异。根据成煤原始物质和堆积环境的不同，可把煤分成腐殖煤类、腐泥煤类、腐殖腐泥煤类三种类型（见表1-1） 通信世界表1-1煤的成因分类
1．腐殖煤类
是指由高等植物的遗体经过泥炭化作用和煤化作用形成的煤。腐殖煤在自然界分布最广泛，储量最大，腐殖煤的物理性质、化学性质、工艺性质变化很大，适合各种不同的工业用途，是煤炭加工利用和主要对象。腐殖煤类又分为腐殖煤和残殖煤两种类型。腐殖煤主要由植物中的木质素和纤维素形成，占煤储量的绝大数，人们通常所说的的煤就是指腐殖煤。残殖煤由植物有机组分中性质稳定的树脂、树蜡、角质、木栓质、孢粉等富积而成。残殖煤的储量很少，很难形成具有工业价值的的工业煤层，通常呈薄层或透镜状夹在腐殖煤中。
2．腐泥煤类
是指由低等植物和浮游生物经腐泥化作用和煤化作用形成的煤。根据植物遗体分解的程度，可分为藻煤和胶泥煤。藻煤中藻类遗体大多未完全分解，镜下可见保存完好、轮廓清晰的藻类。胶泥煤中藻类遗体多分解完全，已看不到完整的藻类残骸。腐泥煤中矿物质含量较高、光泽暗淡。常呈褐，均匀致密，贝壳状断口，硬度和韧性较大，易燃。燃烧时有沥青味。腐泥煤常呈薄屋或透镜状夹在腐殖煤中，有时也形成单独的可采煤层。腐泥煤的氢含量较高，干馏时焦油含量较高，适宜做低低温干馏的原料。
3．腐殖腐泥煤类鸟中诸葛
腐殖腐泥煤是腐殖煤与腐泥煤中间的过度类型，是由高等植物遗体一低等植物遗体共同形成的煤，主要有烛煤的煤精两种。
烛煤为灰黑公或褐，易燃且发出蜡烛衡般明亮的火焰。故名烛煤，显微镜下可见大量的小孢子和腐泥基质。
煤精的特点是黑、致密、质轻、韧性好，可作为雕琢工艺品的原料。二、腐殖煤的外表特征
腐殖煤是煤加工、利用的主要对象，根据成煤过程中煤化程度的不同，腐殖煤可分为泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤。它们的外表特征有较明显的差异。
1．泥炭
泥炭呈棕褐，无光泽，质地柔软且不均匀，水分含量较高，一般可达85%~95%。自然干燥后，水分可降低至25%~35%.风干后的泥炭为棕褐或因数褐土状碎块。实际上，泥炭属于植物成煤过程中的过渡产物。
2．褐煤
褐煤呈褐或黑褐，水分含量较高，可达30%~60%，自然干燥后的水分降至10%~30%，大多无光
泽，真相对密度1.10~1.40.从年轻褐煤转变成年老褐煤时，颜逐渐变深，硬度不断增大，腐殖酸含量逐渐降低。由于褐煤水分含量高，易风化而破裂，所以不宜长途运输。
中国褐煤资源较丰富，储量约为893亿吨，分布于东北、西北、西南和华北等地，主在集中在内蒙古、云南、吉林等省区。
3．烟煤
烟煤呈黑，水分含量较低，真相对密度1.2~1.45，硬度较大，随着煤化程度的增加，煤的光泽逐渐增强，条带状结构明显。烟煤在自然界中分布最广，储量最大，品种也最多。根据煤化程度中国将烟煤分为长焰煤、不黏煤、弱黏煤、1/2中黏煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤。其中，气煤、肥煤、焦煤、具有黏结性，适宜炼焦使用，称为炼焦煤，中国烟煤储量非常丰富约4058亿吨，其中炼焦用煤2264亿吨，不黏煤1256亿吨，弱黏煤232亿吨，长焰煤306吨。
4．无烟煤
无烟煤呈黑，具有金属光泽，真相对密度1.4~1.8，硬度大，燃点高，高达360℃~410℃以上。因燃烧时无烟而得名。是煤化程度最高的腐殖煤。中国无烟煤储量约1044亿吨，主要集中在山西和贵州省。
上述四种煤的主要特征如表1-2所示
第二节煤的生成
一、成煤的原始物质
1．煤是由植物生成的
虽然煤的开采、利用可以追溯到远古时期，但是在19世纪以前，对于成煤的原始物质，并没有正确的认识。有人认为煤和地壳中的其他岩石一样，一有地球就存在；有人认为煤是由岩石转变而成。随着煤炭的大规模开采，人们在煤层的顶、底板岩层中发现了大量的树根、树叶、树干等植物化石。有人
认为煤可能是由植物形成的，但量缺乏直接的证据。直到19世纪以后，发明了显微镜，人们利用显微镜在煤观察到许多植物的细胞结构。最终揭开了成煤原始物质之谜，证实了煤是植物变成的。
2．植物的演化
结构补强地质历史时期，植物的演化是由单细胞到多细胞，由低级到高级，由简单到复杂，由水生到陆生逐步进化发展的，其演化过程主要经历了以下几个阶段。（1）菌藻植物时期中志留世以前，植物界是以水生的菌类，灌类植物为主，如蓝绿藻等。
（2）裸藻植物时期晚志留世至中泥盆世，伴随着地壳上升，陆地逐渐扩大，促使那些能适应环境变化的植物由水生转为陆生，产生了最古老的陆生植物。
（3）蕨类植物时期晚泥盆世至早二叠世。随着原始的蕨类植物逐渐被淘汰，比它更越的石松类、真蕨类迅速掘起，节蕨类也重趋繁盛，植物界进入了大发展的时期，出现了茂密的森林，当各种蕨类植物演化达到高潮时，由它们又演化出一种新的植物类即裸子植物的古老类型，其中，以种子蕨纲和苛达树纲的迅速发展为代表。
（4）裸子植物时期晚二叠世至早白垩世，气候逐渐干旱，适宜温暖潮湿环境的生活的各种蕨类植物除真蕨纲较适应这一变化外，其他蕨类植物逐渐衰退了，这一时期以裸子植物为主，它们大量繁殖并形成茂密森林。这一时期被子植物开始从裸子植物植物中脱胎而出。
（5）被子植物时期晚白垩世至现代，随着古地理、古气候的变化，裸子植物逐渐走向衰退和灭绝，松柏类的数量大为减少，这一时期，被子植物迅速繁殖，成为占绝对优势的植物。
3．各种年代的成煤植物及成煤情况
（1）地质年代地球从形成至今已经经历了漫长的45亿年，而且地球始终进行着运动发展和变化，地壳上留下了许多反映地球运动、发展、变化的依据。为了便于开展地质研究及矿工作，地质学家综合了地层层序、生物演化、地壳运动等因素，把地质历史划分为许多阶段，每个阶段又可分为次级阶段，这样就产生了地质年代单位。
常用的地质年代单位主要有代、纪、世、其中代是根据生物演化的主要阶段划分的纪的划分主要依据地壳节奏运动造成的沉积旋回、古地理特征及生物的变化。世是根据生物科目的发展演化阶段画划分的。具体见表1-3。
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（2）中国主要聚煤期和聚煤作用中国蕴藏着丰富的煤炭资源，含煤地层遍布全国各地。研究表明，中国的聚煤期主要有八个：早寒武世、早石炭世、晚石炭世-早二叠世、晚二叠世、晚三叠世、早-中侏罗世、晚侏罗世-早白垩世、第三
纪。早寒武世是由低等植物成煤。由陆生高等植物形成煤，则开始于晚古生代的早石炭世，其中以石炭纪、二叠纪、第三纪聚煤作用最强。
4. 植物的族组成及其成煤性质
（1）植物的族组成在生物发展史上，植物经历了由水生到陆生，由低级到高级，由简单到复杂的逐步进化和发展。按其进化顺序可分为菌藻植物、苔藓类植物、蕨类植物、裸子植物、被子植物，其中菌藻植物属低等植物。其余为高级植物。
低等植物主要由蛋白质和糖类组成，脂类化合物含量较高。高等植物的有机组成以糖类物质和木质素为主。在木本植物的各部分中，根、茎、叶以及糖类和木质素为主；孢子、花粉和角质层主要由脂类化合物组成；原生质则含有大量的蛋白质。所以，植物有机组成的差异，直接影响它们在成煤过程中的分解与转化，并且影响煤的性质和煤的用途。
表1-3地质年代与成煤期
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