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煤海探根

更新时间:2010-03-17 15:24:55

人类知道使用煤炭已有2000多年的历史,但真正了解煤炭的成因却还只是近20年来的事。

欧洲人在相当长的时间内并没有使用煤炭。当著名旅行家马可?波罗来到中国,看到有人把煤炭当作燃料时,感到十分吃惊。他在《东方见闻录》中写道:“契丹(指中国)全境中,有一种墨石,采自山中,如同脉络,燃烧与薪无异……”可见,我国是最早发现和使用煤炭的国家之一。

现在,人们完全可以科学地解释地下煤炭的形成原因和过程了。

煤主要是由有机残体和少量无机质堆积在湖盆、海湾、浅海等低凹地方,经过复杂的生物化学和物理化学转化过程而形成的固体矿物。人们在显微镜下发现煤中含有植物细胞和孢子、药粉以及各种植物化石,这些都是古代植物堆积演变成煤的佐证。

但是,在自然界里不是有了植物就一定能成煤,只有当植物与气候条件、地理环境和地壳运动配合得比较理想时,才能发生成煤作用,形成煤层。在漫长的地球历史中,曾经有过几个气候潮湿、植物茂盛的时期,适合煤的形成。湿润多雨的气候有利于沼泽的形成和植物的繁衍,特别是在当时的海滨或沼泽地带,曾经生长过高大的鳞木目、松柏木、科达树目、苏铁目等树类和巨大的羊齿植物。沼泽是植物持续繁衍和堆积的最好的地理环境,它可以发育在滨海平原,也可以出现在内陆湖泊的滨岸或低洼地区,大量植物一旦死亡倒入水中,立即被水体覆盖,使植物遗体与空气隔绝而不致完全氧化分离,如果泥炭沼泽的底盘又处于不断下沉的构造条件下,经过复杂漫长的成煤过程,植物就可以演变成煤,有的还可以形成正式的煤田。

由植物转变成煤的过程,大体可以分为泥炭化、煤化和变质三个阶段。

泥炭化阶段,就是植物被细菌所腐烂分解的过程。当植物一层层堆积在水下而被泥沙覆盖起来的时候,与空气中的氧气相隔绝,在嫌气细菌的作用下,使植物残骸腐烂分解形成了质地疏松的泥炭。这种植物被细菌分解的作用称为菌解作用,泥炭化阶段,也即生物化学作用的阶段,通过这一作用。用碳、氢、氧等元素组成的植物遗体中,氢氧的成分逐渐分解减少,而碳的成分明显富集,从而把植物遗体变成了泥炭。

煤化阶段,就是泥炭逐渐变成褐煤的过程。当泥炭被沉积物完全覆盖后,形成封闭的环境,菌解作用逐渐停止,在上覆沉积物的压力下,泥炭逐渐失去水分,并压缩和胶洁。挥发成分相对减少,碳的含量进一步增加,泥炭逐渐转化成褐煤这种作用,称为煤化作用或煤的成岩作用。

变值阶段,就是褐煤经过变质形成煤及无烟煤的过程,如果褐煤埋藏在地下较深的地方,在化学成分上,水分和挥发成分进一步减少,炭的含量相对增加;在物理性质上,结构更加严密,比重逐渐加大,产生粘结性,出现了光泽,这样,质地疏松的褐煤变成黑色的烟煤,进一步可以变成质地坚硬的无烟煤岩。

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