煤田地质学复习资料

一、填空题

1．当 泥炭化过程中水介质流通畅通，长期有新鲜氧供给的情况下，凝胶化作用和丝炭化作用的产物被充分分解破坏，并被水流带走， 植物残体的稳定组份          大量集中的过程称为残殖化作用。

2．煤中有机组分中三大显微组分是： 镜质组 、 惰性组、 壳质组  。

3．植物物质经受氧化分解           、           、和           过程称为丝炭化作用。

4．根据三角洲相的发育特点以及沉积标志，我们可以将三角洲相分为：             、             、             三种类型。

5．宏观煤岩组分是用肉眼可以识别的煤的基本组成单位，包括 镜煤 、 丝炭      亮煤      和    暗煤  。

6．石炭—二叠纪是我国华北主要的聚煤期，华北石炭—二叠纪的主要煤系地层有：             、           、            等。

7．含煤沉积旋回指煤系 煤系沉积层序 中有共生关系的岩相、岩性等牲有规律的  重复交错    现象。

8．国际硬煤分类中镜质组分组中的三种显微组分是 结构显微组分 、 无结构显微组分、 碎屑显微组分 。

9．从成因上讲，煤成气主要有两种，即           、             。

10．泥炭化是泥炭不断生成和积累的过程，泥炭化作用通过：       、       、           三种具体方式得以实现。 

11．按照泥炭沼泽的表面形态和水源补给，以及养分和植被等特征，通常将泥炭沼泽划分为三种类型，即 低位泥炭沼泽 、 高位泥炭沼泽和 中位泥炭沼泽。

12．根据聚煤盆地形成的动力条件，可将聚煤盆地划分为 凹陷型聚煤盆地、断裂型聚煤盆地和构造-侵蚀型聚煤盆地，三种基本类型之间还存在着各种过渡类型。

13．成盆期同沉积构造是指在盆地形成演化过程中与含煤沉积同期的构造活动和构造形迹，又称聚煤期古构造，又可分为 同沉积褶皱和 同沉积断裂  两大类。

15．常见的含煤沉积相包括：________、        、         、       ___、 __    __、         、        等。

16．从板块构造学讲，盆地可分为板块内部盆、离散边缘盆地等，其中与板块分离有关的煤盆地类型有：           、          、           等三种。

17．富煤带的展布形式主要有：串列式、并列式、雁列式、弧形排列式四种。

二、名词解释

1.泥炭沼泽：　有泥炭形成和积累过程的沼泽体。

2.煤盆地：在地质历史发展过程中，由含炭物质沉积形成的大面积含煤地带。

3.沉积体系：是与某些现象的或推测的环境和沉积作用有密切成因联系的三度空间岩相组合。

4.煤化作用：泥炭转变为褐煤、烟煤、无烟煤，或腐泥煤转变为腐泥褐煤、腐泥烟煤、腐泥无烟煤的过程

5.希尔特定律：在地层大致水平的情况下，深度每增加100米，煤的挥发分降低2.3%，即煤的变质程度随埋藏深度的增加而提高.

6.同沉积构造：在盆地形成演化过程中与煤沉积同期的构造活动和构造形迹。

7.弹筒发热量：煤的弹筒发热量，是单位质量的煤样在热量计的弹筒内，在过量高压氧（25～35个大气压左右）中燃烧后产生的热量（燃烧产物的最终温度规定为25C）。

8.凝胶化作用：用是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的过程。

3．影响煤层厚度变化的主要因素。

　　煤层形态控制因素：泥炭沼泽基底形状、沉积环境（冲积扇、河流、湖泊、三角洲、泻湖-障壁岛）、同期构造变动（河流或湖泊相碎屑沉积体侵入煤层产生煤层分叉现象、基底发生断裂、褶皱）、后期构造变动（褶皱、断裂、岩浆侵入、岩溶陷落柱）

4简述低变质烟煤中镜质组、惰性组与壳质组的镜下特点。

（1）、镜质组。由植物的木质纤维组织在还原条件下经凝胶化作用形成。镜质组分为结构镜质体、无结构镜质体和碎屑镜质体。保存有植物细胞结构的称为结构镜质体，没有植物细胞结构的称为无结构镜质体，呈碎屑状分布的称为碎屑镜质体。（2）、惰质组。又称丝质组，是木质纤维组织在氧化环境下经丝炭化作用形成。C含量高，芳构化程度高，较硬，反射率高，挥发分低，无粘结性。（3）、壳质组。又称稳定组，类脂组。壳质组还有大量脂肪族成分，氢含量高，加热时产生大量的焦油和气体。粘结性较差或没有，具有荧光性。

5.聚煤盆地的类型

　　1、根据聚煤盆地的形成条件，分为凹陷型聚煤盆地，断陷型聚煤盆地和构造侵蚀型聚煤盆地。

　　①我国华北石炭二叠纪聚煤盆地是一个比较典型的波状凹陷型聚煤盆地。盆地南侧是秦岭-大别山构造带，盆地北侧是阴山构造带，总体是一个西北向东南方向缓倾斜的簸箕状盆地，呈现“东西向分带，南北向迁移”的格局。

　　②断陷型聚煤盆地。由断裂作用和断块沉陷作用形成。

　　③侵蚀型聚煤盆地。基底为具有剥蚀面的凹地。

三、简述题

1、简述煤化作用特点:①增碳化趋势。挥发分减少，碳相对含量增加。②结构单一化趋势。泥炭阶段含多种官能团，到无烟煤阶段只含缩合芳核，最后演化为石墨。

③显微组分均一化趋势。④具有不可逆性。⑤发展的非线性。⑥结构致密化，定向排列化。

2.简述宏观煤岩类型及特点:按宏观煤岩成分组合及其反映出来的平均光泽强度划分为4种宏观煤岩类型。①光亮煤。主要由镜煤和亮煤组成（大于80%）。②半亮煤。亮煤和镜煤占多数（50-80%）。③半暗煤。亮煤和镜煤占20-50%，硬度、韧性、比重较大。④暗淡煤

煤是死亡的植物遗体在泥炭沼泽中堆积并被埋藏在地下后经过复杂的生物化学和物理化学作用形成的固体可燃有机岩。 

煤田地质学是研究煤的生成过程与控制因素,煤的成分、结构、性质,煤层及与其共伴生矿产空间分布规律的科学。

成因分类：按成煤的原始物质不同可将煤分为腐植煤、腐泥煤、腐植腐泥煤和残植煤。

按成煤的原始物质不同可将煤分为腐植煤、腐泥煤、腐植腐泥煤和残植煤。1.腐植煤由高等植物所形成，包括泥炭（泥煤）、褐煤、烟煤、无烟煤。2.腐泥煤主要由藻类和浮游生物等形成，如藻煤、胶泥煤。油页岩则是一种含矿物质高的腐泥煤。3.腐植腐泥煤的原始物质，既有高等植物，也有低等植物，如烛煤。 4.残植煤中以角质层、树脂、孢子、花粉等稳定组分为主的称残植煤。

煤化作用跃变:指煤化作用阶段出现的四次较明显的煤质变化。

第一次跃变（Ⅰ）: 沥青化作用的开始,代表着煤化作用的第一次跃变。它与石油开始形成阶段相当，发生在长焰煤开始阶段。

跃变特点：发生沥青化作用，生成沥青质

第二次煤化跃变（Ⅱ）: 以生成液态烃为主的沥青化作用转变为以裂化反应为主,已经形成的沥青被裂化为小分子气态烃,生成大量非芳香组分的挥发分,这代表着煤化作用的第二次跃变。

出现在肥煤到焦煤阶段

跃变特点：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(Cdaf=％，Vdaf≈20％，Romax≈1.7％)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”

第三次跃变（Ⅲ）: 镜质组反射率具有明显的各向异性, 发生于烟煤变为无烟煤阶段。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。

第四次跃变（Ⅳ）

镜质组最大反射率(Ro,max)仍在继续增高,而镜质组最小反射率(Ro,min)却由增高转为减低,煤的各向异性更加显著,这代表着煤化作用的第四次跃变，为无烟煤与变无烟煤分界.

跃变特点：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。  

煤变质作用类型: 由于引起煤变质的热源和增热的方式及变质特征的不同，将煤的变质划分为四种类型，即

        深成变质作用deep burial metamorphism 

        区域岩浆热变质作用contact metamorphism  

        接触变质作用regional magmatic-heat metamorphism 

        动力变质作用dynamic metamorphism

希尔特规律:在地层大致水平的条件下，每百米煤的挥发分降低约2.3％，这个规律称为希尔特规律，即在同一煤田内构造条件正常并大致相同的情况下，煤的变质程度随埋藏深度的加深而增高

深成变质作用:深成变质作用是指煤层因沉降而埋藏于地下深处，受地热及上覆岩系静压力作用所发生的变质作用。又称区域变质作用。

区域岩浆热变质作用:指与煤层或煤系有一定距离的岩浆带来的热气和热液的巨大热能，使煤层发生区域性变质的作用。

接触变质作用:是指各种岩床、岩墙、岩脉等浅成岩体侵入或接近煤层，这些侵入体的热能使煤层达1000℃以上而发生变质。

动力变质作用:是指由于地壳构造变动的直接原因而造成煤发生变质的作用。

变质作用的关系: 1.区域变质作用是基础，在任何一个煤田，不管煤的变质程度对高，其基础是区域变质作用。区域变质作用具有普遍意义。 2.岩浆热变质作用是最重要的叠加因素，在某些煤田是主要变质作用类型，往往是高变质带或区的主导因素。 3.动力变质作用影响范围较小，与构造运动密切相关。

宏观煤岩组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。

微观煤岩组分包括：1.有机显微组分：a.镜质组（Vitrinite，凝胶化组分）b.惰性组（Intrtinite，丝炭化组分）c.壳质组（Exinite，稳定组分）;2.无机显微组分： 原生矿物、同生矿物、后生矿物

煤岩学的应用

煤岩分析资料为煤相分析、煤层对比、评价煤质、构造分析、鉴别氧化作用、确定煤化程度、恢复煤化作用历史、油气的预测等方面，都提供了重要的依据

1、通过对有机显微组分、无机显微组分、煤岩类型结合煤层及围岩沉积相的研究，确定含煤岩系的沉积环境和煤相（孢粉分析、角质层分析、煤核鉴定）。

2、根据显微组分及其组合特征以及煤层的其他特征，进行煤层对比。

3、通过显微定量和煤级的测定，预测煤的结焦性，选择炼焦配煤，并为综合利用提供依据；

4、通过研究煤中矿物成分的种类与赋存特征，预测煤的可选性与预防环境污染；

5、通过测定镜质体反射率，结合煤的分子结构、化学组成,探讨煤化作用及其物理化学变化实质;应用显微光度计与荧光显微镜测试煤化程度；

6、确定有机质的成熟度，进行油气评价预测。

工业分析(proximate analysis)以水分、灰分、挥发分和固定碳四个项目表示的煤质分析的总称，也叫技术分析或实用分析，

  1.煤中的水分

煤中水分含量分级：

   低水分煤 ≤ 5％  中水分煤 ＞ 5～15％   高水分煤 ＞ 15％

  2. 煤中的灰分

煤中灰分分级

干燥基灰分Ad ≦10％   特低灰煤; ﹥10～15％  低灰煤; ﹥15～25％  中灰煤 ;﹥25～40％  富灰煤; ﹥40％      高灰煤 

三个特征温度：

       变形温度Deforming Temperature 

       软化温度Softening Temperature—灰熔点

       流动温度Flowing Temperature 

       一般将ST作为衡量煤灰熔融性的指标。

  3. 挥发分用V表示，Vdaf％，固定碳用FC表示，FCdaf％。 

根据煤的挥发分产率可以估计煤的种类。

 Vdaf﹤20％低挥发分煤;﹥20～35％中挥发分煤;﹥35％高挥发分煤

  4.固定碳：气态析出的化合物即挥发分，该挥发物占煤样质量的百分数称挥发分产率，而残留固体有机质占煤样质量的百分数称固定碳。煤中固定碳的含量随变质程度加深而增高。

煤的发热量Q:也称煤的热值，是指单位质量的煤完全燃烧后所释放的热能，用KJ/g或MJ/kg表示。发热量的种类:筒发热量、高位发热量、低位发热量。

煤的高位发热量，即煤在空气中大气压条件下燃烧后所产生的热量。

煤的低位发热量，是指煤在空气中大气压条件下燃烧后产生的热量，扣除煤中水分（煤中有机质中的氢燃烧后生成的氧化水，以及煤中的游离水和化合水）的汽化热（蒸发热），剩下的实际可以使用的热量。

各种发热量有四种基准：收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基。

五种常用指标：空气干燥基弹筒发热量，Qb,ad，是测试的直接结果，需要换算。DT－b；空气干燥基高位发热量，Qgr,ad，用于报出测试结果。GW－gr；干燥基高位发热量，Qgr,d，评定煤的质量，研究煤质。DW－net；干燥无灰基高位发热量，Qgr,daf，评定煤中有机质的性质，反映煤级。；收到基低位发热量，Qnet,ar，反映煤的实际质量，煤炭计价的依据，以及燃煤工业炉的设计。 

煤的粘结性是指煤粒在隔绝空气受热后能否粘结其本身或惰性物质形成焦块的能力；煤的结焦性是指煤粒隔绝空气受热后能否生成优质焦炭的性质。煤的粘结性是结焦性的必要条件，结焦性好的煤，粘结性也好；粘结性差的煤，其结焦性一定很差，粘结性好的煤，其结焦性不一定好，如气肥煤，粘结性很强，但焦炭裂纹多、强度低，故结焦性不好。

含煤岩系：指一套在成因上有共生关系并含有煤层的沉积岩系。其同义词有含煤沉积、含煤地层、含煤建造、煤系等。含煤岩系的简称即“煤系”。其主要特征表现在三方面：岩石特征、旋回结构、沉积相。

煤系的旋回结构是煤系的重要特征，它反映了煤系沉积层序中有共生关系的岩性、岩相等特征有规律的重复交替现象。

利用岩石的粒度特征，称粒度旋回，利用岩层的厚度、层理类型，称为层序旋回，以岩性的规律性组合和交替为对象的，称岩性旋回，综合运用多种岩层特征确定出沉积相，从而反映出的旋回称为沉积相旋回。 

沉积体系：成因上相关的沉积环境和沉积体的组合，即受同一物源和同一水动力系统控制的、成因上有内在联系的沉积体或沉积相在空间上有规律的组合，其基本单元是相。

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。

煤层是由古代植物遗体堆积起来，经泥炭化和煤化作用转变成的固体可燃有机矿产，是有有机物质和无机物质组成的层状沉积岩体。

补偿关系：（1）沼泽水面上升速度大于植物堆积加厚速度时，称为不足补偿或欠补偿。（2）沼泽水面上升速度与植物遗体堆积加厚速度大体一致时，称均衡补偿。可形成厚煤层。（3）沼泽水面上升速度小于植物遗体堆积加厚速度时，称过度补偿。

在正常地层层序情况下，直接位于煤层之下的岩层，称为煤层底板；而煤层的直接上覆岩层，称为煤层顶板。

总厚度：是煤层顶、底板之间各煤分层和夹石层厚度的总和； 

有益厚度：指煤层顶、底板之间各煤分层厚度的总和； 

可采厚度 ：指在现代经济技条件下适于开采的煤层厚度。

最低可采厚度：按照国家目前有关技术，依据煤种、产状开采方式和不同地区的资源条件所规定的可采厚度的下限标准.

聚煤盆地的形成条件：古气候、古植物、古地理和古构造等地质因素综合作用的结果。

1.植物遗体的大量堆积－物质基础

2.古气候－繁衍、泥炭化和保存的前提条件

3.适宜的沉积古地理环境为沼泽发育、植物繁殖和泥炭聚积提供了天然场所。

4.古构造是作用于聚煤盆地诸因素中的主导因素。

一般来说，古气候、古植物条件提供了聚煤作用的物质基础，常作为聚煤盆地形成的区域背景来考虑；而古地理和古构造则是具体聚煤盆地形成、演化的主要控制因素。

聚煤盆地类型：拗陷型聚煤盆地和断陷型聚煤盆地。

成盆期同沉积构造是指在盆地形成演化过程中与含煤沉积同期的构造活动和构造形迹，又称聚煤期古构造。它包括同沉积褶皱和同沉积断裂两大类。

聚煤规律（或称煤聚积规律）则是指的是由于古植物发育与演化、古气候、古地理和古构造的综合作用和影响，聚煤作用总是在盆地的一定部位发生，在时空上表现出的规律性特征成为聚煤规律。 

油页岩：又称油母页岩oil shale ，一种高矿物质的腐泥煤，为低热值固态化石燃料。油页岩主要是由藻类等低等浮游生物经腐化作用和煤化作用而生成。

煤层气是一种在含煤岩层中，以腐植性有机物质为主的成煤物质在成煤过程中自生、自储式非常规的天然气，俗称瓦斯，主要成分为CH4占90%以上。煤层气在煤层中生成，并以吸附、游离状态储存在煤层及邻近岩层之中。赋存状态：

主要赋存状态：