成煤原始物质与堆积环境)

1、成煤原始物质与堆积环境成煤原始物质与堆积环境 一、成煤物质一、成煤物质 二、植物遗体的堆积环境二、植物遗体的堆积环境 三、泥炭沼泽三、泥炭沼泽 成煤原始物质与堆积环境成煤原始物质与堆积环境 问题：问题：根土岩是否煤层底板？根土岩是否煤层底板？ 煤层底板是否根土岩？煤层底板是否根土岩？ 厚煤层形成的（基础）物质条件？厚煤层形成的（基础）物质条件？ 一、成煤物质一、成煤物质 1、植物演化、植物演化 （1）菌藻类植物时代）菌藻类植物时代 （D1）低等植物，无陆生。低等植物，无陆生。 （2）裸蕨植物时代）裸蕨植物时代 （S3D1 ）最老陆生植物时代。最老陆生植物时代。 （3）蕨类、种子蕨类植物时代）蕨

2、类、种子蕨类植物时代 （D3P2 ）高等植物发育、高等植物发育、发展和演化。孢子植物蕨类和裸子植物种子蕨为主。发展和演化。孢子植物蕨类和裸子植物种子蕨为主。 （4）裸子植物时代）裸子植物时代 （ P2 中生代）中生代）裸子植物最为繁盛。裸子植物最为繁盛。 （5）被子植物时代）被子植物时代 （ P2 中生代）中生代）植物高级发展的重植物高级发展的重要阶段。要阶段。 一、成煤物质一、成煤物质 1、植物演化、植物演化环境变化环境变化 （水分、气候、陆地分布从无到有（水分、气候、陆地分布从无到有-从小面积到片到面）从小面积到片到面） 水生植物：水生植物：无根无根“石煤石煤”（南方寒武纪）（南方寒武纪）

3、腐泥煤；腐泥煤； 陆生植物：陆生植物：有根有根腐植煤；腐植煤； 高等植物：高等植物：树干由低到高到乔木树干由低到高到乔木搌布范围增大；搌布范围增大； 裸子种子植物裸子种子植物：（海西运动和印支运动影响）陆地面积扩大，地势：（海西运动和印支运动影响）陆地面积扩大，地势变化大，地形高差分化明显，气候也随之发生变化变化大，地形高差分化明显，气候也随之发生变化上干旱气候带上干旱气候带扩大扩大气候分带气候分带 环境变化环境变化植物进化植物进化植物演化植物演化地质历史发展地质历史发展盆地聚煤作用盆地聚煤作用 2、植物组成、植物组成 高等植物高等植物器官器官 根、茎、枝、叶、花、果。根、茎、枝、叶、花、果。

4、 高等植物高等植物组织组织 组织功能和结构不同，可划分为：组织功能和结构不同，可划分为： 分生组织、薄壁组织、保护组织、输导组织、机械组织和分分生组织、薄壁组织、保护组织、输导组织、机械组织和分泌组织。其中，后泌组织。其中，后5种组织都是器官形成时由分生组织衍生的细种组织都是器官形成时由分生组织衍生的细胞发展而成。胞发展而成。 植物的植物的组成组成和化学和化学性质性质 碳水化合物、本质素、蛋白质、脂类化合物（脂肪、蜡质、碳水化合物、本质素、蛋白质、脂类化合物（脂肪、蜡质、树脂、角质与木栓质、孢粉质）树脂、角质与木栓质、孢粉质）一、成煤物质一、成煤物质 二、植物遗体的堆积环境二、植物遗体的堆积环

5、境 泥炭的形成与积累泥炭的形成与积累 泥炭化作用的最终产物是泥炭。植物有机体死亡后，经过生泥炭化作用的最终产物是泥炭。植物有机体死亡后，经过生物化学作用，发生分解、合成与聚积，如果植物有机质堆积的增物化学作用，发生分解、合成与聚积，如果植物有机质堆积的增长量超过其分解量，才有可能聚集成泥炭层。通常泥炭沼泽的垂长量超过其分解量，才有可能聚集成泥炭层。通常泥炭沼泽的垂直剖面可划分为：氧化环境的直剖面可划分为：氧化环境的表层表层，过渡条件的，过渡条件的中间层中间层；还原环；还原环境的境的底层底层。 1、泥炭形成与堆积的影响因素、泥炭形成与堆积的影响因素 （1）大气环境）大气环境 植物的增长量与大气和

6、土壤的温度等环境因素有密切关系。植物的增长量与大气和土壤的温度等环境因素有密切关系。 地球纬度地球纬度植物生长大致上是从高纬度向低纬度增高。温暖、潮植物生长大致上是从高纬度向低纬度增高。温暖、潮湿的湿的气候带气候带更更适宜适宜植物的繁殖与生长；热带、干旱气候环境植物的繁殖与生长；热带、干旱气候环境不利于不利于植植物遗体的保存。物遗体的保存。（2）植物残体的分解强度）植物残体的分解强度 泥炭的形成和积累，还取决于植物残体的分解强度。泥炭的形成和积累，还取决于植物残体的分解强度。 影响植物残体分解强度的因素主要有影响植物残体分解强度的因素主要有: 微生物种类、数量、水热条件、土壤的酸碱度和有机质的

7、组成等。微生物种类、数量、水热条件、土壤的酸碱度和有机质的组成等。 在相同条件下不同种植物残体，由于其化学组成不同，因而分解的在相同条件下不同种植物残体，由于其化学组成不同，因而分解的速度和抵抗分解的能力有明显的不同。泥炭的积累速度不仅在空间上速度和抵抗分解的能力有明显的不同。泥炭的积累速度不仅在空间上不同，在时间的演化中也各不相同。不同，在时间的演化中也各不相同。二、植物遗体的堆积环境二、植物遗体的堆积环境 1. “原地堆积说原地堆积说” 成煤植物的残骸堆积于植物繁衍生存的泥炭沼泽内，没有经过搬成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。运，

8、在原地堆积并转变为泥炭，最终成煤。 证据：证据： 现代泥炭沼泽（湿地）繁殖大量植物，在原地堆积形成泥炭，现代泥炭沼泽（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；且没有发现被搬运的迹象； 煤层底板中有垂直的根煤层底板中有垂直的根系系化石，煤层底板为植物生长的化石，煤层底板为植物生长的土壤土壤； “根土岩根土岩” 煤层中陆源碎屑矿物比较少；煤层中陆源碎屑矿物比较少； 大多数煤层厚度比较稳定，大面积范围内可以对比，说明当时大多数煤层厚度比较稳定，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。成煤环境是一种稳定的环境。煤层可以作为标志层

9、进行大范围对比。植物遗体堆积环境的理论植物遗体堆积环境的理论 2.“异地堆积说异地堆积说” 泥炭层形成的地方（植物残体大量堆积的地方）并不是成煤泥炭层形成的地方（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。水盆地、泻湖、三角洲地带堆积而成。 证据：证据： （1）现代的三角洲地带）现代的三角洲地带(如亚马逊河、刚果河等如亚马逊河、刚果河等)，常可见到从上，常可见到从上游原始森林区带来的大量漂木；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；）在湖

10、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；）某些煤田内曾见有树根朝上倒置的树化石； （4）煤中混有大量矿物杂质；）煤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）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。石灰岩等化学沉积等。 我国一些山间盆地、山前冲积扇缘洼地、河漫滩洼地的全新世沉积中，都曾见有异地生成的埋藏泥炭。我国一些山间盆地、山前冲积扇缘洼地、河漫滩洼地的全新世沉积中，都曾见有异地生成的埋藏泥炭。如河北易县石岗易水河河湾沉积的泥炭层，直接堆积于花岗闪长岩的基岩和河床相的卵石层之上，泥炭层夹如河北易县石

11、岗易水河河湾沉积的泥炭层，直接堆积于花岗闪长岩的基岩和河床相的卵石层之上，泥炭层夹着躺倒的树干、树根及植物的壳果，厚度变化大，几米距离可自几匣米厚变为着躺倒的树干、树根及植物的壳果，厚度变化大，几米距离可自几匣米厚变为12m，这是由洪水将植物残，这是由洪水将植物残体从山地带到水流突然减速的河湾处堆积下来而形成。体从山地带到水流突然减速的河湾处堆积下来而形成。植物遗体堆积环境的理论植物遗体堆积环境的理论 3. “亚原地生成说亚原地生成说” 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

12、影现象比较常见。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。为的局部搬运和重新堆积现象。为“微异地生成微异地生成”或或“亚原地生成亚原地生成” (Stach等等)。 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。组织的氧化现象和大量矿物杂质的混入等。 植物

13、遗体堆积环境的理论植物遗体堆积环境的理论 三、泥炭沼泽三、泥炭沼泽 1、泥炭沼泽及其形成条件、泥炭沼泽及其形成条件 （1）泥炭沼泽概念）泥炭沼泽概念 沼泽是地表土壤充分沼泽是地表土壤充分湿润湿润、季节性或、季节性或长期积水长期积水，丛生着喜湿，丛生着喜湿性沼泽植物的性沼泽植物的低洼地段低洼地段。如果沼泽中形成并积累着泥炭，则称为。如果沼泽中形成并积累着泥炭，则称为泥炭沼泽。泥炭沼泽既不属于水域，又不是真正的陆地，而是地泥炭沼泽。泥炭沼泽既不属于水域，又不是真正的陆地，而是地表水域和陆地之间的过渡形态。表水域和陆地之间的过渡形态。三、泥炭沼泽三、泥炭沼泽 1、泥炭沼泽及其形成条件、泥炭沼泽及其形

14、成条件 泥炭沼泽影响因素：泥炭沼泽影响因素： 自然因素自然因素：泥炭沼泽的形成和发育是地质、地貌、水文、土：泥炭沼泽的形成和发育是地质、地貌、水文、土壤、植物等多种自然因素综合作用的结果。壤、植物等多种自然因素综合作用的结果。 地质因素地质因素：地壳升降运动的幅度、速度、频率等，影响泥炭：地壳升降运动的幅度、速度、频率等，影响泥炭沼泽的形成和泥炭层数及其厚度：一般来说，地壳上升，往往引沼泽的形成和泥炭层数及其厚度：一般来说，地壳上升，往往引起侵蚀作用增强，地下水位下降，不利于泥炭沼泽的形成，如果起侵蚀作用增强，地下水位下降，不利于泥炭沼泽的形成，如果地壳沉降速度与植物堆积的速率相对平衡时，在地

15、面平坦的低洼地壳沉降速度与植物堆积的速率相对平衡时，在地面平坦的低洼地段造成地区泄水条件不畅，有利于泥炭沼泽的发育。地段造成地区泄水条件不畅，有利于泥炭沼泽的发育。 （2）泥炭沼泽形成条件）泥炭沼泽形成条件 应有缓慢沉降的低洼地带，洼地有利于水的汇聚而不利于应有缓慢沉降的低洼地带，洼地有利于水的汇聚而不利于水的排泄，由于基底的缓慢沉降，使地下水的排泄，由于基底的缓慢沉降，使地下水位水位能保持缓慢速度能保持缓慢速度持持续续抬升；抬升； 泥炭沼泽发育地区多泥炭沼泽发育地区多与活动与活动能量大的能量大的水体水体（如海、湖、河）（如海、湖、河）间以一定形式的保护屏障被间以一定形式的保护屏障被相对隔离相

16、对隔离的地带，加以沙坝或沙嘴或的地带，加以沙坝或沙嘴或沙滩为阻隔，而且相对分离于开阔海域以外的海湾泻湖地带、天沙滩为阻隔，而且相对分离于开阔海域以外的海湾泻湖地带、天然堤与活动河道分离的河后沼泽及废弃河道等；然堤与活动河道分离的河后沼泽及废弃河道等； 泥炭沼泽发育的地带，大多为地表泥炭沼泽发育的地带，大多为地表地形高差变化不大地形高差变化不大且地且地表宽缓低平能量低的地带。表宽缓低平能量低的地带。三、泥炭沼泽三、泥炭沼泽 （3）泥炭沼泽发育的主要环境）泥炭沼泽发育的主要环境 滨海平原滨海平原 泥炭沼泽具有泥炭沼泽具有水陆过渡水陆过渡性质。滨海地带正是海洋与陆地相互性质。滨海地带正是海洋与陆地相

17、互作用的结果，尤其海水的波浪、岸流、潮汐及大范围的海面升降作用的结果，尤其海水的波浪、岸流、潮汐及大范围的海面升降等作用，都为泥炭沼泽的广泛发育创造了有利的地貌条件。等作用，都为泥炭沼泽的广泛发育创造了有利的地貌条件。 滨海地带的海水与沿海陆地地表水和潜水之间的相互关系，滨海地带的海水与沿海陆地地表水和潜水之间的相互关系，也往往构成有利于泥炭沼泽发育的条件。沿海地区是海洋与陆地也往往构成有利于泥炭沼泽发育的条件。沿海地区是海洋与陆地各种内外营力交互作用的场所，由于地势低平，径流缓慢，堆积各种内外营力交互作用的场所，由于地势低平，径流缓慢，堆积作用盛行，滨海平原地表多细碎屑物质，地表水流不易下渗

18、，地作用盛行，滨海平原地表多细碎屑物质，地表水流不易下渗，地下水埋藏浅，加上大气降水大，湿度大，因而有利于泥炭沼泽化。下水埋藏浅，加上大气降水大，湿度大，因而有利于泥炭沼泽化。特别是海水与地下潜水具有水力联系的地区，更有利于泥炭沼泽特别是海水与地下潜水具有水力联系的地区，更有利于泥炭沼泽的形成和发展。的形成和发展。 三、泥炭沼泽三、泥炭沼泽 滨海平原环境内的场所：滨海平原环境内的场所： a a、滨海地带的海湾内由于波浪作用微弱，易形成海滩、沙嘴滨海地带的海湾内由于波浪作用微弱，易形成海滩、沙嘴等堆积地貌，发育的结果可使海湾封闭形成等堆积地貌，发育的结果可使海湾封闭形成海湾泻湖海湾泻湖，这是泥炭

19、，这是泥炭沼泽发育的良好场所。沼泽发育的良好场所。 b、在三角洲平原上分流河道之间的低洼地及靠近海边缘部分、在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的泻湖湿洼地泻湖湿洼地，也是引起泥炭沼泽化的良好场所。，也是引起泥炭沼泽化的良好场所。 c、在热带、亚热带地区的、在热带、亚热带地区的海岸和河口地区海岸和河口地区，还可以形成一种，还可以形成一种特殊类型的滨海泥炭沼泽特殊类型的滨海泥炭沼泽红树林泥炭沼泽。红树林泥炭沼泽。 三、泥炭沼泽三、泥炭沼泽 内陆地区内陆地区 内陆有利发育泥炭沼泽地区，一般多属于河流作用、冰川作内陆有利发育泥炭沼泽地区，一般多属于河流作用、冰川作用有关的河湖地带。用

20、有关的河湖地带。 a、河漫滩洼地、废弃河道洼地、河漫滩洼地、废弃河道洼地 、近湖区（因湖水上涨，积、近湖区（因湖水上涨，积存洪泛水或潜水位上升）形成存洪泛水或潜水位上升）形成长期积水长期积水条件，沼泽条件，沼泽植物丛生植物丛生，泥，泥炭堆积迅速进行，因而形成有利泥炭沼泽堆积的地带。炭堆积迅速进行，因而形成有利泥炭沼泽堆积的地带。 b、地壳地壳长期相对长期相对下沉下沉，河道迂回多变，湖泊、洼地极多，河道迂回多变，湖泊、洼地极多，谷地地表低洼，谷地地表低洼，排水不畅排水不畅，多为常年积水或过湿地区，加上分布，多为常年积水或过湿地区，加上分布有若干浅湖，因而形成了有利于泥炭沼泽的长期发育。有若干浅湖

21、，因而形成了有利于泥炭沼泽的长期发育。 c、大陆内部，由于大陆、大陆内部，由于大陆冰川冰川的消融和退缩，留下一系列冰的消融和退缩，留下一系列冰蚀、冰积蚀、冰积地貌地貌，往往构成泥炭沼泽发育很有利的场所。，往往构成泥炭沼泽发育很有利的场所。 三、泥炭沼泽三、泥炭沼泽 2、泥炭沼泽形成方式、泥炭沼泽形成方式 泥炭沼泽化方式：泥炭沼泽化方式： 由陆地演化为泥炭沼泽，称为由陆地演化为泥炭沼泽，称为陆地泥炭沼泽化陆地泥炭沼泽化； 水域转化为泥炭沼泽，称为水域转化为泥炭沼泽，称为水域泥炭沼泽化水域泥炭沼泽化。 三、泥炭沼泽三、泥炭沼泽 a、浅水缓岸湖浅水缓岸湖泥炭沼泽化的泥炭沼泽化的发育模式发育模式 湖泊

22、由四周向湖心逐渐变深，湖水停滞或仅有微弱流动，波湖泊由四周向湖心逐渐变深，湖水停滞或仅有微弱流动，波浪小且水的光照条件好。湖底首先沉积含少量有机质的粘土和砂浪小且水的光照条件好。湖底首先沉积含少量有机质的粘土和砂层，其上为腐泥层。湖水逐渐淤浅，在湖底沉积的同时，岸边与层，其上为腐泥层。湖水逐渐淤浅，在湖底沉积的同时，岸边与不同水深的湖滨地带，植物繁殖起来，由于不同水深的湖滨地带，植物繁殖起来，由于水深各异水深各异而形成而形成不同不同的植物群落的植物群落，由岸向湖心方向由岸向湖心方向植物群落呈有植物群落呈有规律的变化规律的变化，可区分，可区分出几个植物带。出几个植物带。 水域泥炭沼泽化水域泥炭沼

23、泽化浅水缓岸浅水缓岸湖湖水域泥炭沼泽化水域泥炭沼泽化浅水缓岸浅水缓岸湖湖 b、深水陡岸湖深水陡岸湖泥炭沼泽化泥炭沼泽化发育模式发育模式 这种湖中，因这种湖中，因湖边大量地繁殖漂浮植物湖边大量地繁殖漂浮植物，植物死亡后，其，植物死亡后，其残残体沉入湖底体沉入湖底转化为泥炭，这是一种由转化为泥炭，这是一种由上而下的泥炭化过程上而下的泥炭化过程。 随着浮毯的逐渐加大积厚向水中沉没，其下部死亡的植物残随着浮毯的逐渐加大积厚向水中沉没，其下部死亡的植物残体，因重力作用，脱落沉入湖底，转化为泥炭。因而逐渐使湖底体，因重力作用，脱落沉入湖底，转化为泥炭。因而逐渐使湖底填积加高，渐渐与浮毯相连，浮毯不断向湖心

24、扩展造成湖泊的淤填积加高，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浅而萎缩 。水域泥炭沼泽化水域泥炭沼泽化深水陡岸深水陡岸湖湖水域泥炭沼泽化水域泥炭沼泽化深水陡岸深水陡岸湖湖 c、小河小河泥炭沼泽化模式泥炭沼泽化模式 这种泥炭沼泽化大致与第一种模式近似，呈带状，植物分带这种泥炭沼泽化大致与第一种模式近似，呈带状，植物分带不明显，往往在不明显，往往在流速最小流速最小的河段的河段河底河底开始生长开始生长水生植物水生植物，植物繁，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，在漂浮植物，在水中充氧不足水中

25、充氧不足的条件下，积累起泥炭，使整个河道的条件下，积累起泥炭，使整个河道泥炭沼泽化。泥炭沼泽化。 陆地泥炭沼泽化陆地泥炭沼泽化小河小河3、泥炭沼泽的类型、泥炭沼泽的类型 按照泥炭沼泽表面形态和水源补给、养分和植被等特征，通按照泥炭沼泽表面形态和水源补给、养分和植被等特征，通常将泥炭沼泽划分为三种类型：常将泥炭沼泽划分为三种类型： 低位泥炭沼泽低位泥炭沼泽 中位泥炭沼泽中位泥炭沼泽 高位泥炭沼泽高位泥炭沼泽三、泥炭沼泽三、泥炭沼泽 泥炭沼泽的类型泥炭沼泽的类型 （1）低位泥炭沼泽）低位泥炭沼泽 多处于多处于泥炭沼泽泥炭沼泽发展的发展的初期初期。低位泥炭沼泽的表面由于。低位泥炭沼泽的表面由于泥炭泥

26、炭的积累不厚的积累不厚，且，且尚未改变尚未改变原有的地表原有的地表低洼形态低洼形态。 条件：条件： 地表水和地下水作为水源补给，潜水位较高或地表有积水；地表水和地下水作为水源补给，潜水位较高或地表有积水； 溶于水中的矿物质养分丰富。沼泽多为中性或微碱性，溶于水中的矿物质养分丰富。沼泽多为中性或微碱性， pH77.8； 沼泽植物要求养分较多，种属较丰富。沼泽植物要求养分较多，种属较丰富。 三、泥炭沼泽三、泥炭沼泽 泥炭沼泽的类型泥炭沼泽的类型 （1）低位泥炭沼泽）低位泥炭沼泽 特点：特点： 低位泥炭沼泽富营养，有人称为低位泥炭沼泽富营养，有人称为富营养泥炭沼泽富营养泥炭沼泽。 在这类沼泽中高等植

27、物容易大量繁殖，形成茂密的植被，这就在这类沼泽中高等植物容易大量繁殖，形成茂密的植被，这就对泥炭形成提供了有利条件。在低位泥炭沼泽中形成的泥炭，对泥炭形成提供了有利条件。在低位泥炭沼泽中形成的泥炭，灰分灰分较高较高，沥青质含量低沥青质含量低，焦油产出率较低焦油产出率较低。我国第四纪泥炭形成于这。我国第四纪泥炭形成于这种类型的沼泽约占种类型的沼泽约占90，在地史中各成煤期内也大多形成于这种泥，在地史中各成煤期内也大多形成于这种泥炭沼泽类型。炭沼泽类型。 沼泽中心地带植物残体沼泽中心地带植物残体分解速度慢分解速度慢，使得，使得泥炭增长速度快泥炭增长速度快，与，与沼泽周边相比，沼泽周边相比，泥炭积累快泥炭积累快，形成低位泥炭沼泽，形成低位泥炭沼泽中部高出周边中部高出周边的特的特有剖面形态。这类沼泽生长的植物多为草本或藓类植物，种属较为有剖面形态。这类沼泽生长的植物多为草本或藓类植物，种属较为稀少，多发育在地势较高，且较冷和较潮湿的气候条件。稀少，多发育在地势较高，且较冷和较潮湿的气候条件。 三、泥炭沼泽三、泥炭沼泽 泥炭沼泽的类型泥炭沼泽的类型（2）高位