有机岩石学第二讲2014

有机岩石学

（第二讲）汤达祯2014年2月煤Coal定义:煤是植物遗体经过生物化学作用,又经过物理化学作用而转变成的沉积有机矿产,是多种高分子化合物和矿物质组成的混合物，其灰分一般小于40%。有机质----固体

----油

----气无机质----矿物

----元素

----水

1、煤的起源聚煤过程古构造因素往往起主导作用，同时受古气候、古地理影响，古植物大量繁殖又在合适的古气候、古地理条件下产生。古构造——聚煤坳陷古气候与古地理——微地貌和水文条件古植物——成煤物质基础聚煤作用是以上四种因素综合作用的结果。

成煤条件成煤作用系统聚煤作用赋煤作用古气候古地理古植物古构造变质变形变位从泥炭到煤层的形成古构造条件——提供成煤作用缓慢而均匀的沉降运动（均衡补偿）和成煤构造坳陷

6：3：1——泥炭、褐煤、烟煤1米泥炭－－20厘米烟煤0.5～21毫米/年400～500年褐煤200米数万年

古气候条件——植物生长所需要适宜的温度和湿度

－－温暖潮湿的气候

潮湿温暖－－光亮煤条带温和或微冷－－光亮煤少

古地理条件——提供成煤的场所（成煤环境）－常年积水的洼地包括地形和沉积环境在内的总体景观

古植物条件——成煤的物质来源。木本植物－－广泛、工业意义的煤层

成煤条件——

古气候带、海水进退和古植物受全球性控制外，古构造因素往往起主导作用。但不决定一切。古气候、古地理受古构造的影响，古植物大量繁殖又在合适的古气候、古地理条件下产生。古构造－－区域上－－海水进退局部－－－微地貌和水文条件聚煤作用是以上四种因素综合作用的结果。

沼泽演化云南小龙潭巨厚煤层2、成煤物质成煤植物的有机组成——成煤植物的有机组成：四类有机化合物组成

1.碳水化合物（醣类）

2.木质素

3.蛋白质

4.类脂化合物

低等植物－－蛋白质、碳水化合物，且脂肪较高高等植物－－纤维素、半纤维素和木质素为主木本植物：活细胞原生质、蛋白质纤维素、木质素角质膜、木栓层、孢子花粉类脂化合物成煤植物及其演化——菌藻植物时代（－D）：石煤高灰分腐泥煤南方裸蕨植物时代（S3－D2）：没有真正的叶和根，最早的陆生植物云南绿劝蕨类、种子蕨植物时代（D3－P2）：鳞木、封印木、芦木和苛达树，华北C－P、华南P2裸子植物时代（P2－J3）：银杏、松柏、苏铁；J－K1聚煤期被子植物时代（K1－Q）：第三纪(古近纪、新近纪）聚煤期AncientSwamps成煤植物及其演化全球五个主要聚煤期聚煤期又称成煤期或成煤时代，是指地质历史中形成具有工业价值煤矿床的时期。聚煤期特点主要分布典型盆地石炭纪含煤岩系大都是海陆交替型的，旋回结构明显，沉积稳定，煤层层数较多，横向变化不大，储量丰富，开发和研究程度高许多著名的大煤田集中于北半球中纬度地带（西欧、美国、俄罗斯、中国等），南美南部和非洲南部也有少数分布西欧：鲁尔、南威尔士、萨尔；前苏联：顿涅茨、卡拉干达、通古斯、库兹涅茨；美国：阿帕拉契、伊利诺埃聚煤期特点主要分布典型盆地二叠纪二叠纪的聚煤作用是石炭纪聚煤作用的继续和发展，其规模和重要性可与石炭纪相媲美。在北半球，二叠纪的大型煤田集中于前苏联和中国，印度亦有重要的二叠纪煤田分布。在南半球，二叠纪煤田主要分布于澳大利亚东部、非洲南部、拉丁美洲南部以及南极洲。前苏联：通古斯、库兹涅茨、泰梅尔；中国：华南各大煤田聚煤期特点主要分布典型盆地早侏罗世早、中侏罗世又进入了大规模的、广泛的聚煤时期。形成许多大型的、内部分异较小、沉积比较稳定的煤盆地。世界上最重要的早、中侏罗世煤田集中在中国和前苏联中国：准噶尔、吐鲁番、陕甘宁；前苏联；西伯利亚地区，如坎斯克一阿钦斯克、伊尔库茨克、卡拉干达聚煤期特点主要分布典型盆地晚侏罗世-早白垩世含煤岩系既有内陆型，又有海陆交替型，但以前者为主。这一时期的聚煤作用在西半球十分微弱；东半球聚煤地区集中于东北亚，主要是前苏联的远东部分和中国的东北部。南半球发现甚少中国：大兴安岭以西地区和黑龙江省东部聚煤期特点主要分布典型盆地晚白垩世煤层主要是在三角洲平原环境中堆积的北美是这一时期聚煤作用规模最大的地区，世界上最大的晚白垩世煤盆地群纵贯加拿大和美国的西部，在南半球只零星分布加拿大：阿尔伯达；美国：大格林河聚煤期特点主要分布典型盆地第三纪第三纪的聚煤作用在世界上相当广泛，但分布集中的地区是在环太平洋带和古地中海带两侧。亚洲东部环太平洋地区的早第三纪煤田主要分布于西伯利亚东部、中国的东北三省和山东、广东、广西等省以及日本和东南亚地区。澳大利亚亦有重要的第三纪煤田。北美西部环太平洋带的早第三纪煤田纵贯加拿大和美国西部濒太平洋地区。欧洲早第三纪煤田分布很广，以中、小型为主，很密集前苏联：第聂伯尔煤田中国主要聚煤期中国主要聚煤期中国的聚煤期有：早古生代（以石煤为主）、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、古近纪和新近纪。其中主要的聚煤期为石炭纪—二叠纪、侏罗纪、早白垩世和第三纪，与世界范围的三个主要聚煤期——晚石炭世—二叠纪、侏罗纪、晚白垩世和第三纪大致对应。我国的侏罗纪煤主要分布于西北和华北，资源量之和为33818.00亿吨，占全国煤炭资源总量的60.76%；石炭-二叠纪煤主要分布于华北，资源量之和为14091.47亿吨，占全国煤炭资源总量的25.30%；白垩纪煤主要分布于东北，其资源量之和约为3754.01亿吨，占全国煤炭资源总量的6.74%；晚二叠世煤主要分布于华南，资源量之和为3442.11亿吨，占全国煤炭资源总量的6.18%；早古生代的寒武纪、奥陶纪、志留纪形成的煤层，多赋存于中、下寒武统，广布于华南和陕南等地。煤的灰分较高、比重较大，一般发热量较低，以高变质的腐泥煤形式产出，俗称为石煤。煤中常含有钒、铀、钼、镍、铜、铬、铂、钯等元素，有时达到工业品位，构成煤与金属矿床的共生组合。

湘中西部及陕南秦岭山区石煤中的藻类特征（据《中国煤岩学图鉴》，1996）a.湖南溆浦的细长拟颤藻Oscillatoriopsis

minuta，透射电镜19800×；b.湖南洞口的银坪聚球藻Sphaerocongrgus

yinpingensis，扫描电镜1350×；c.湖南溆浦的乌峰聚球藻Sphaerocongrgus

wufenggensis，扫描电镜5400×；d.陕西临河煤矿的锥柱层次藻，反射正交偏光215×）dcba晚古生代煤的蕴藏量约占我国各时代总量的30%。泥盆纪植物登上陆地，开始了陆生植物成煤的前奏；石炭纪古蕨植物群，包括石松纲、楔叶纲、真蕨纲、种子蕨纲等逐渐发展成高大的乔木，形成大面积繁茂的沼泽森林；二叠纪银杏、苏铁、本内苏铁、松柏等植物新种属的出现，使植物界达到空前的繁盛。加里东构造运动之后，中国大部分地区气候潮湿，处于陆表海及陆缘海环境，华北地块和扬子地块的主体为巨型波状坳陷，海陆交替的滨海平原和滨海冲积平原构成了广泛连续的聚煤场所。黔西晚二叠世植被剖面示意图（据郭英廷，1990，陈训雄修改）羊齿植物化石松柏类植物化石中生代是我国最重要的聚煤时期，其煤的蕴藏量约占煤总量的三分之二。中生代包括晚三叠世、早—中侏罗世、早白垩世三个主要成煤期。其中早—中侏罗世的聚煤作用最强，占中生代煤炭资源量的95%，早白垩世的不足5%，晚三叠世的不足1%。中生代潮湿气候带逐渐北移，晚三叠世煤系多限于秦岭以南地区；早—中侏罗世煤系北移至西北和华北一带；早白垩世煤系继续北移至东北及俄罗斯远东地区。裸子植物是当时主要成煤植物，真蕨植物仍相当繁盛。在古植物方面，古生代的成煤植物如石松、楔叶、种子蕨、科达纲等已经逐渐衰退或灭绝，适应性强的苏铁、银杏、松柏纲等裸子植物成为中生代主要成煤原始质料。

陕西神木延安组微镜惰煤中丝质体特征（Ro为0.53%，透射光55×）新生代被子植物在植物界占统治地位并成为主要成煤植物，第三纪进入又一轮聚煤作用。聚煤带既受环太平洋构造域的控制，同时又受海洋性气候的影响，聚煤盆地呈现环太平洋分布的格局。中国重要的第三纪含煤盆地主要分布于两个地区，又分属于不同时期。即东北区古近纪含煤地层及云南区新近纪含煤地层。东北、华北区古近纪含煤盆地共有40余个，最著名的当属辽宁抚顺盆地，含煤地层称抚顺群。云南新近纪含煤地层分布在上百个小型盆地中，又以滇东更为重要，如中新统小龙潭组。

吉林梅河矿的琥珀煤（长焰煤，宏观）

云南越州的“白泡煤”（褐煤，宏观）硅化泥炭硅化泥炭3、成煤环境

煤由堆积在沼泽中的植物遗体转变而成。适於植物遗体堆积并转变为泥炭的场所是沼泽。沼泽是被水饱和着的土壤区﹐长年或季节性地被水所覆盖﹐表面和周围有植物生长﹐当沼泽中堆积了一定厚度的泥炭层时称为泥炭沼泽。适於泥炭沼泽发育的沉积环境﹐如海滨或湖泊沿岸﹑三角洲平原﹑冲积平原﹑冲积扇前缘等。地壳上有泥炭沼泽发育的地貌单元为成煤环境，即成煤的沉积环境。沼泽：地表土壤充分湿润、季节性或长期积水，丛生喜湿性沼泽植物的低洼地段。沼泽表面积累有大量有机质或泥炭。泥炭沼泽：常年积水的洼地，其中有大量植物生长和堆积，植物死亡后遗体被沼泽水覆盖，与氧呈半隔绝状态，使植物遗体不致完全氧化分解，经过生物化学作用即可转变为泥炭。I概念II泥炭沼泽类型A根据与其他环境的成因联系，常见河漫沼泽、湖成沼泽和滨海沼泽。还可进一步区分冲积扇前缘沼泽、冰川侵蚀地形洼地、死火山口湖沼、岩溶塌陷洼地、河漫滩沼泽、牛轭湖淤化沼泽、天然堤后沼泽、（滨岸）滨湖三角洲沼泽、滨湖浅水沼泽、湖湾沼泽、湖泊淤化沼泽（沼泽湖）、三角洲间湾沼泽、废弃三角洲沼泽、泻湖（浅水池）边缘沼泽（潮间带）、障壁岛后（潮间带）沼泽、滨海浅滩沼泽等。冲积扇体系

沼泽化河、湖沼泽化草海湖是贵州省最大天然淡水湖，因湖底生长大量水草，故名草海。草海早在第四纪中更新世纪就已形成，距今15万年。草海原来是个石灰岩盆地，由于山洪暴发，沙石阻塞了盆地低洼部位的漏斗而成为高原上的内陆湖泊。湖泊沼泽化1．浅水缓岸湖泥炭沼泽化的发育模式2．深水陡岸湖泥炭沼泽化发育模式海岸沼泽化海岸沼泽化日照泻湖沼泽化

B据供水条件划分：

高位沼泽：大气降水补给，沼泽水面高于潜水面－－苔藓类沼泽，不太利于高大植物生长。

低位沼泽：地下水补给，地下水位与沼泽水位几乎相等，最有利植物生长，可为森林沼泽，一般由湖泊发展而来，然后向高位沼泽发展。

中位沼泽：营养的供给：富营养－－低位沼泽贫营养－－高位沼泽

C按盐度划分：淡水－－一般在内陆发育，

1.内陆泥炭沼泽：若尔盖－－低位草本沼泽，

HCO3－Ca水，pH=6.2～7，湖泊淤浅

微－半咸水：咸水：－－－－滨海：红树林森林、草本

2.近海泥炭沼泽：（1）滨海平原泥炭沼泽：（2）三角洲平原泥炭沼泽：密西西比河（3）红树林泥炭沼泽：海南岛，弗罗里达OkefenokeeSwampMississippiDeltaD按植被生长情况沼泽划分：草本沼泽、泥炭藓沼泽和木本沼泽。泥炭类型灰分含量分解能力酸碱度含水量颜色弹性草本泥炭较高较强微酸碱性较少暗较差木本泥炭较低较弱少红褐色差藓类泥炭低弱酸性高淡强Marsh草（本）沼（泽）Swamp树沼、（木本）沼泽Bog（苔）藓沼（泽）E依据沼泽的水动力条件、岩性组合以及沉积物特征，可划分为闭流沼泽、覆水沼泽和泥炭沼泽三种类型。Indonesia

III.沼泽化方式水文条件：入水量＝出水量＋存水量

A.水体沼泽化：湖泊、海湾、泻湖等水体淤浅

B.陆地沼泽化：地下水位升高－－低洼处水分积聚－－草甸水体化

C.复合沼泽体的发育过程：

IV.植物堆积方式原地堆积方式：生长处，根土岩，直立树干异地堆积方式：搬运，漂木微异地堆积方式：沼泽范围内流动原地堆积：造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。主要依据：⑴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；⑵煤层底板中有垂直的根系化石，煤层底板为植物生长的土壤；⑶煤层中陆源碎屑矿物比较少；⑷大多数煤层厚度比较稳定，在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。异地堆积：泥炭层形成的地方，即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一定距离搬运后，再在浅水盆地、泻湖、三角洲地带堆积而成。其依据是：①在现代的三角洲地带(如亚马逊河、刚果河等)，常可见林区带来的漂木②在湖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④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，如煤层底板为石灰岩等化学沉积等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微异地堆积（或称“亚原地堆积”）

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的局部搬运和重新堆积现象,即“微异地生成”或“亚原地生成”(Stach等，l975)。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组织的氧化现象和大量矿物杂质的混入等。4、泥炭化作用

和腐泥化作用成煤作用从植物死亡堆积到转变为煤是经过一系列的演变过程成煤作用大致可分为两个阶段第一阶段——腐泥化阶段或泥炭化阶段。第二阶段—煤化作用阶段生物地球化学作用物理化学作用*成岩作用：从泥炭（腐泥）变成褐煤的过程；*变质作用：从从褐煤→烟煤→无烟煤；泥炭化作用1、泥炭化的生物化学变化可分为两个阶段：生物化学分解和生物化学合成。①植物残骸中的有机化合物经氧化分解、水解，转化为简单的化学性质活泼的化合物。②分解产物之间合成较稳定的有机化合物，如腐植酸、沥青质。形成腐植酸的过程或作用称为腐植化作用，腐植化作用不是生物作用，而是在氧化环境中的化学作用。2、凝胶化作用植物在泥炭化过程中经历腐植化作用后形成腐殖酸，继而将经历凝胶化作用。由于植物的木质素和纤维素在物理化学性质上都属于凝胶体，吸水能力强，在还原环境中逐渐分解，细胞壁先吸水膨胀，胞腔缩小，最后完全丧失细胞结构，形成无结构胶体，或进一步转化为溶胶；当电性、酸碱性、温度变化时，产生胶体化学变化，上述物质形成凝胶状态。因为这一过程既有厌氧生物作用，又有胶体化学作用，所以又称“生物化学凝胶化作用”。3、丝炭化作用当沼泽表面比较干燥，氧供应充足的情况下，植物细胞壁中的木质素和纤维素在微生物参与下脱氢、脱水，碳含量增加，氧化到一定阶段后植物遗体迅速转入弱氧化或还原环境中，或被泥沙覆盖后中断氧化作用，这个过程称为丝炭化作用。泥炭化作用阶段：泥炭化阶段：地壳运动影响聚煤盆地中泥炭层的形成、保存和转化。当地壳下沉速度加快，大于植物遗体的堆积速度时，泥沙沉积在泥炭层或腐泥层上，逐渐形成煤层中的顶板或夹矸；当泥炭层上的覆盖物越来越厚，作用在泥炭层上的温度和压力增高，促使泥炭层发生煤化作用。地壳下沉促使泥炭层发生煤化作用，是成煤的关键因素之一。煤化作用阶段：成岩作用变质作用地壳下沉沼泽中植物遗体氧化分解作用不充分的原因1．泥炭沼泽覆水程度的增强和植物遗体堆积厚度的增加，使正在分解的植物遗体逐渐与大气隔绝。2.微生物要在一定的酸碱度环境中才能正常生长。在泥炭化过程中，植物分解出的某些气体，有机酸，酸胶体和微生物新陈代谢的酸性产物，使沼泽水变酸，不利于需氧性细菌的生存。所以泥炭的酸度越大，细菌越少，植物的结构就保存得越好。3.有的植物本身就有防腐和杀菌的成分。泥炭的有机组成1.腐植酸---它是泥炭中最主要的成分。2.沥青质3.未分解或未完全分解的纤维素、半纤维素，果胶质和木质素。4.变化不多的稳定组分，如角质膜、树脂，孢粉等。泥炭的积累速度

泥炭的积累与大气和土壤的温度密切有关。首先温度影响植物的生长速度和生长量。另一方面温度也影响微生物的繁殖和活动，从而影响植物死亡后的分解速度。还可能和沼泽植被类型、沼泽复水程度、介质酸碱度极其对微生物活动、植物遗体分解程度的影响等因素有关。残殖化作用：当泥炭化过程中水介质流通较畅，长期有新鲜氧供给的条件下，凝胶化作用和丝炭化作用的产物被充分分解破坏，并被流水带走，稳定组分大量集中的过程。

温度和有机质的生长速度及其被细菌破坏的速度之间的关系(据戈当等,Gordonetal,1958)由于潜水面降低原地生成的残植煤1-泥炭中分散存在的植物稳定组分；2-集中后的植物稳定组分；3-有氧环境下遭受氧化分解的泥炭层异地生成的残植煤（据煤田地质学，邹常玺等主编，1989）1-稳定组分集中的泥炭层；2-受到剥蚀的泥炭层异地残植煤：残植煤的形成也有异地生成的方式。如在泥炭被搬运过程中，大部分凝胶化组分和丝碳化组分被破坏，而稳定组分相对得以富集，从而形成残植煤。腐泥化作用：在还原环境下，由低等植物转变为腐泥的作用煤按照成因分类可以分为腐殖类、腐泥类、腐殖腐泥类

成煤的原始质料和总的聚积环境。腐殖煤类是高等植物在沼泽条件下聚积而成的；腐泥煤类则是低等植物包括少量水生动物在湖泊等较深的水体中形成的。腐殖腐泥混合类在原始质料和聚积环境上都处于二者过渡的情况。煤的成因分类大类类型成煤原始质料的类别和聚积环境腐殖类腐殖煤高等植物在沼泽环境中形成残殖煤腐殖腐泥类腐殖腐泥煤高等植物和低等植物都占重要地位，聚积于湖、沼过渡的环境腐泥类腐泥煤低等植物和少量动物在湖泊或沼泽中积水较深部分形成5、影响泥炭成分和性质的因素一、植物群落植物是成煤的原始质料，因此植物群落不同就会影响泥炭的性质。森林沼泽，由于植物本身富含木质纤维组织，在其它条件适合时就容易形成凝胶化物质较多的泥炭。芦苇沼泽，由于其植物组成缺乏木质素，含较多的纤维素和蛋白质，这些不稳定的成分容易被分解破坏，从而使稳定组分富集，成煤后形成富含稳定组(壳质组)的煤，其含氢量及焦油产率均较高。苔藓植物，由于其富含防腐剂(酚)，故抗分解的能力很强，在苔藓泥炭中就保留了较多的不稳定的纤维素和半纤维素；在组成上可以看到细碎屑状的地苔和由混生的针叶树形成的凝胶化物质的条带。半水生植物形成的泥炭成煤后则多为暗淡煤。二、营养供应

沼泽根据对植物所需的营养供应分为滋育的，中滋育的和低滋育的三种类型，其所形成的泥炭相应地称为富营养型泥炭，中营养型泥炭和贫营养型泥炭。东北各类泥炭化学组成比较表（绝对干燥物质）类型有机碳粗灰分pH全NP2O5K2OCaO腐植酸富营养型泥炭(低位泥炭)中营养型泥炭(中位泥炭)贫营养型泥炭(高位泥炭)647693362476.55.54.52.31.81.20.490.390.170.270.260.231.420.880.3920—4015—3010—20三、介质的酸度

沼泽水的酸度直接影响细菌的生存和活动，因而对泥炭化作用有重要影响。介质酸度越高愈不利于细菌的生存；中性至偏弱碱性的介质(pH值7.0—7.5)最利于细菌的繁殖；特别是当含钙离子的水与充分的氧共同存在时，细菌活动最盛。四、介质的氧化还原条件

沼泽中氧的供给情况决定了介质的氧化还原条件，从而对细菌的种类和活动情况有重要影响。泥炭表层，植物遗体直接和大气中的氧接触，容易受到较强的氧化而产生贫氢的丝炭；而在停滞的沼泽水的覆盖下，氧的供应受到限制，容易产生富含镜质组的煤；当地下水或地表水长期缓慢地流入沼泽，带来了新鲜的氧，并将分解产物带走，植物遗体受到强烈破坏，稳定组分即相对富集，容易形成残植煤。五、古地理环境对泥炭的影响1.聚积环境与硫含量近海型煤田的许多煤层中硫分都相当高，尤其当煤层具有海相顶板时更为突出，有时硫含量甚至高达8%-12%，而远海型煤田的煤层一般硫分比较接近，这和成煤的泥炭沼泽聚积环境有关。2.聚煤环境与煤的还原程度近海型煤田有些煤层的煤，与变质程度相同、煤岩组成相近的另一些煤相比，挥发分、硫、氢和氮含量都高，发热量和焦油出率也高，粘结性要强。6、宏观煤岩描述一、含煤岩系、煤层及其顶、底板●含煤岩系：在一定的古构造、古地理、古气候条件下形成的一套含有煤层、具有共生关系、多相组合的沉积岩系。简称煤系。●煤层的顶板：赋存在煤层之上的邻近岩层称为顶板。●煤层的底板：赋存在煤层之下的邻近岩层称为底板。顶板底板●伪顶：位于煤层之上随采随落的极不稳定岩层，其厚度一般在0.5m以下，多为炭质页岩、泥页岩，并非所有煤层都有伪顶。●直接顶：位于煤层或伪顶之上具有一定的稳定性，采煤时移架或回柱后能自行垮落的岩层，多为粉砂岩、泥岩等。●基本顶：又称“老顶”，位于直接顶或煤层之上，通常为厚度及岩石强度较大、难于垮落的岩层。通常为砂岩、石灰岩、砂砾岩等。●根据岩层相对于煤层的位置及垮落性能，将煤层顶板分为伪顶、直接顶和基本顶（老顶）。煤层厚度：煤层的顶板和底板之间的垂直距离。按照煤层厚度的不同，将煤层分为三类：

薄煤层<1.3m

中厚煤层1.3~3.5m

厚煤层>3.5m（3）煤层结构：●夹矸：煤层中有时含有厚度较小的岩层，这些岩层称为夹矸。夹矸夹矸煤层的结构煤层结构分类●根据煤层中有无较稳定的夹矸层，将煤层分为简单结构煤层和复杂结构煤层。●简单结构煤层：煤层中不含夹矸层；●复杂结构煤层：煤层中含有较稳定的夹矸层，少则1~2层，多则数层。(4)煤层稳定性煤层稳定性

煤层形态、厚度、结构及可采性的变化程度。●稳定煤层：煤层厚度稳定，结构简单或较简单，全区可采或基本全区可采的煤层。●较稳定煤层：煤层厚度有一定变化，结构简单至复杂，全区可采或大部分可采的煤层。●不稳定煤层：煤层厚度变化较大，且煤层结构复杂或极复杂的煤层。●极不稳定煤层：煤层厚度变化极大，呈透镜状、鸡窝状，一般不连续，可采块断分布零星的煤层。

二、煤的物理性质煤的物理性质：光泽、颜色、断口、裂隙等：1、光泽：从土状（褐煤）→沥青→玻璃→似金属光泽（无烟煤）；2、颜色：褐色（褐煤）→黑色（烟煤）→钢灰色（无烟煤）；3、硬度：中等（褐煤）→低（烟煤）→高（无烟煤）；1—4级4、脆度：小（褐煤）→大（烟煤）→小（无烟煤）；5、断口：6、裂隙：7、比重：随变质程度增加，比重也增加。中煤阶煤岩系列样（暗淡煤）中煤阶煤岩系列样（半暗煤）中煤阶煤岩系列样（半亮煤）中煤阶煤岩系列样（光亮煤）半亮煤夹镜煤条带，参差-阶梯状断口，内生裂隙较发育，J2x，铁厂沟八矿MineralsinCleatSource:B.Faraj长焰煤是变质程度最低的一种烟煤，是煤化程度仅高于褐煤的最年轻烟煤，从无粘结性到弱粘结性的都有，最大镜质体反射率Ro,max范围为0.5%~0.65%。其中时间短的还含有一定数量的腐植酸。贮存时易风化碎裂。单独炼焦时也能结成细小的长条形焦炭，但强度极差，粉焦率很高褐煤是煤化程度最低的煤类，最大镜质体反射率Ro,max<0.5%。其特点是碳含量较低，一般为60%~70%，水分高，一般为8%~30%，氧含量高（约15%~30%），并含有一些腐植酸。颜色为褐色，黑褐色，光泽暗淡。褐煤主要用于发电和气化褐煤--长焰煤肥煤是中等变质程度烟煤，最大镜质体反射率Ro,max范围为0.9%~1.2%，深黑色，脆性大。具有很好的粘结性和中高等挥发份，加热时能产生大量的胶质体，形成大于25mm的胶质层。肥煤主要用于炼焦，与其他煤级的煤相比，肥煤一般具有较高的硫含量。气煤为变质程度较低，挥发份较高的烟煤，最大镜质体反射率Ro,max范围为0.65%~0.8%。气煤能结焦，可用作炼焦原料。但因粘结性弱，热分解时产生大量煤气和煤焦油，焦炭收缩度大，裂纹较多，必须配入焦煤、肥煤等，以提高焦炭质量。气煤--肥煤瘦煤是一类变质程度高的烟煤，最大镜质体反射率Ro,max范围为1.7%~1.9%。瘦煤的干燥无灰基挥发分Vdaf>10%~20%，粘结指数G>20~65。瘦煤挥发物较少，粘结性弱，能单独结焦，属炼焦煤。在炼焦时能产生一定量的胶质体。瘦煤常用于配煤炼焦作为瘦化剂，在炼焦配合煤中，瘦煤可以起到骨架和缓和收缩应力，从而增大焦炭块度的作用，是配合煤中的重要组分。焦煤又称主焦煤，是一种中等变质程度、中等及低挥发分、中等粘结性及强粘结性的一种烟煤，最大镜质体反射率Ro,max范围为1.2%~1.7%。黑色，强玻璃光泽，内生裂隙发育，脆性大加热时可形成稳定性很好的胶质体。对煤化度较高，结焦性好的烟煤的称谓。焦煤--瘦煤无烟煤俗称白煤或红煤，是煤化程度最大的煤，最大镜质体反射率Ro,max>2.5%。无烟煤固定碳含量高（大于90%），挥发分产率低，密度大，硬度大，燃点高，燃烧时不冒烟。黑色或钢灰色，坚硬，金属光泽。以脂摩擦不致染污，断口成介壳状，燃烧时火焰短而少烟。贫煤呈黑色，有时带灰，弱金属光泽，硬度较大，相对密度约13～14。贫煤是变质程度最高的烟煤，最大镜质体反射率Ro,max范围为1.9%~2.5%，具有一定的挥发分，加热时不产生胶质体。燃烧火焰短，耐烧，具有高发热量，弱粘结性或不粘结的特点。贫煤主要用于发电和电站锅炉燃料。贫煤--无烟煤三、宏观煤岩组成与宏观煤岩类型宏观煤岩组成是根据肉眼所观察的煤的光泽、颜色、硬度、脆度、断口、形态等主要待征而区分的煤岩成分及其组合类型。1.1煤岩成分煤岩成分是指宏观可识别的煤的基本组成单元。腐殖烟煤中可以划分出镜煤、亮煤、暗煤、丝炭等4种煤岩成分。1．镜煤镜煤：是光泽最强、均一，常具内生裂隙的煤岩成分。镜煤极易破碎成棱角状，断口呈贝壳状，在煤层中与其它煤岩成分界线分明．呈厚几毫米到几匣米的凸透镜状或条带状。2．亮煤亮煤：是光泽略次于镜煤、非均一的具微细层理的煤岩成分。亮煤在煤层中可以成为独立的较厚分层。在同一煤级中，根据光泽强度可进一步将亮煤划分为亮亮煤和暗亮煤。3．暗煤暗煤是光泽暗淡的煤岩成分。一般呈黑色，含较多矿物时呈灰黑色。致密坚硬，断口粗糙，密度较大。在煤层中可以成为独立的较厚分层。4．丝炭丝炭是外观像木炭、具丝绢光泽的煤岩成分。呈黑色，且纤维状结构，疏松质软，易碎。矿化过炭则较坚硬。在煤层中多呈厚几毫米的扁平透镜体断续出现。

镜煤丝炭亮煤宏观煤岩成分：宏观煤岩类型：半亮型煤暗煤镜煤煤的类型煤岩成分肉眼可识别的特征腐殖煤镜煤亮煤暗煤丝炭

光亮，黑色，一般很脆，常具裂隙半亮，黑色，极薄层状暗淡，黑色或灰黑色，坚硬，表面粗糙丝绢光泽，黑色，纤维状，软，极易碎腐泥煤烛煤藻煤

暗淡或弱油脂光泽，黑色，均一状，非层状，很坚硬，贝壳状断口，黑色条痕象烛煤，但外观略带褐色，褐色条痕

烟煤的类型和煤岩类型（据E.Stach，1982；国内称煤岩成分）宏观煤岩类型是煤岩成分的自然组合。在腐殖硬煤中，依据煤的总体相对光泽强度，将其划分出光亮煤、半亮煤、半暗煤和暗淡煤4种宏观煤岩类型。最小分层厚度一般为5cm。也可依据自然分层中光亮成分的含量(镜煤与亮煤之和)，确定宏观煤岩类型的划分（孙达三，1982）。注：在褐煤中，依据腐殖碎屑中内服可辨认的木煤(腐植化的植物根、茎残体)和丝炭含量划分出木质煤、碎屑煤和丝质煤。宏观煤岩成分/煤岩类型光亮煤主要由镜煤和亮煤组成（>80%），四种宏观煤岩类型中光泽最强，与镜煤相近。由于成分较均匀，常呈均一状或不明显的线理状结构。内生裂隙发育，脆度较大，易破碎，具贝壳状断口。中-高煤阶煤岩类型（光亮煤）煤样宏观照片

低-中煤阶煤岩类型（光亮煤）煤样宏观照片

半亮煤镜煤和亮煤占多数（50%~80%），含有暗煤和丝炭，为常见的宏观煤岩类型。光泽强度比光亮煤稍弱，由于各种宏观煤岩成分交替出现，常呈条带状结构。内生裂隙较发育，常具棱角状或阶梯状断口。中-高煤阶煤岩类型（半亮煤）煤样宏观照片

低-中煤阶煤岩类型（半亮煤）煤样宏观照片

半暗煤镜煤和亮煤含量较少（20%~50%），光泽较弱，常以暗煤为主，镜煤和丝炭成细条带、透镜状和线理状分布。内生裂隙不发育，断口参差不齐，硬度和韧性很大。中-高煤阶煤岩类型（半暗煤）煤样宏观照片

低-中煤阶煤岩类型（半暗煤）煤样宏观照片

暗淡煤镜煤和亮煤含量很少（<20%），光泽暗淡，主要为暗煤，有时有少量丝炭和矿物质。通常成块状、致密、坚硬、韧性大、密度大，内生裂隙不发育。暗淡煤质量多数较差，但含壳质组多的暗淡煤质量较好，且比重小。中-高煤阶煤岩类型（暗淡煤）煤样宏观照片

低-中煤阶煤岩类型（暗淡煤）煤样宏观照片

四、煤的结构与构造1、煤的结构指煤的组成成分的各种特征，包括形态、大小、厚度、植物组织残迹以及它们之间数量关系的变化等。肉眼结构：条带状结构、线理状结构、均一状结构、木质状结构、纤维状结构、粒状结构、叶片状结构等。分为原生结构和次生结构。原生结构指煤化作用过程中未经构造运动作用形成的煤结构。次生结构指煤层遭受构造运动后的结构，包括碎裂、碎粒、縻棱结构。四、煤的结构与构造2、煤的构造指煤的组成成分之间的空间排列和分布特点以及它们之间的相互关系。层状构造-块状构造煤作为一种沉积岩，具有沉积构造，包括层理、波痕等；有些不具有层理特征，呈块状构造。原生构造经构造运动后产生次生构造，如滑动镜面、鳞片状构造、揉皱构造等。煤的结构和构造之间主要差别在于鉴定结构时必须考虑组成成分，而构造仅说明煤中各组成成分和煤岩类型在空间的分布。结构系列样据线理之间交替的线距，又可分为密集线理状结构和稀疏线理状结构。当煤体中线理和条带（大于1mm）均匀分布时，称为条带-线理状结构

线理状结构指镜煤、丝炭、粘土矿物等以厚度小于1mm线理断续分布于煤中，形成线理状结构。半暗型煤和半亮型煤中常见结构系列样原生均一状结构指组成成分较单纯、均匀，形成均一状结构。如镜煤、腐泥煤、腐植腐泥煤类等，都具有均一状结构。光亮型煤和暗淡型煤有时也表现出均一状结构煤岩成分呈条带状相互交替出现。按条带的宽窄，可分为宽条带状结构（条带宽＞5mm）、中条带状结构（条带宽3~5mm）和细条带状结构（条带宽1~3mm）。条带状结构在烟煤的半亮型煤和半暗型煤中最为常见，年青褐煤和无烟煤中条带状结构不明显构造煤系列样原生结构煤：是指煤层基本没有受到构造应力作用的破坏，保持有相对完整煤体原生结构的煤。碎裂煤：被密集的、相互交叉的裂隙切割而成的碎块，碎块呈尖棱角状，相互之间没有大的移位和移动，仅在剪性裂隙面上煤被磨成细粉，并形成镜面，显微镜下还可以从碎裂煤中看到大量的微裂隙。构造煤系列样碎粒煤：是煤层受到应力作用后已完全破坏了煤的原生结构、构造，破碎成粒状，并被重新压紧后的煤。在构造活动中，颗粒相互摩擦失去棱角，粒径在1mm以上。糜棱煤：是煤层受到构造应力作用后，颗粒相互摩擦而成，粒径在1mm以下。碎粒煤和碎粉煤都是煤在褶皱过程中，在顶底板岩石之间发生顺层流动，碎粒之间相互摩擦形成的。煤体结构（1）原生结构煤（2）碎裂煤（3）碎粒煤，反射光，×170（4）糜棱煤构造系列样块状构造煤的外观均一，看不到层理。主要是成煤物质相对均匀，在沉积环境稳定滞水的条件下形成。腐泥煤、腐植腐泥煤及一些暗淡型腐植煤具有块状构造层状构造沿煤层垂直方向上可看到明显的不均一性，主要是由组成成分不同而引起，或是煤岩成分的变化，或含无机矿物夹层所引起，表现为层理。按层理的形态，可分为水平层理、波状层理和斜层理等五、煤的元素成分及评价煤质的常用指标

●煤是由有机物质和无机物质混合组成的。●煤中碳的含量随煤的变质程度的加深而增加；煤中的氢、氧随煤的变质程度的加深而减少。●我国规定对煤质进行评价的常用指标有发热量、灰分、挥发分、粘结指数、硫、磷含量及含矸率等。煤是非均质的混合物，由有机物质和无机物质混合而成。煤中的有机物质是煤炭加工利用的对象，煤的许多用途主要由煤中有机物的性质决定的。煤中的有机物质主要由C、H、O、N等元素组成。此外，煤中还含有S、P等有害元素。煤中的无机物质包括无机矿物杂质和水。煤中的硫包括：有机硫、无机硫、单质硫（元素硫）。煤中全硫含量（St,d%）的分级特低硫煤低硫煤中硫煤高硫煤富硫煤<1.0%1.0~1.5%1.5~2.5%2.5~4.0%>4.0%

一、煤的元素成分1、水分（W）水分的来源：植物本身水，泥炭堆积吸水，煤化脱水，地下水，开采、运输中掺入；

2、煤的灰分（A）评价煤质的主要指标，灰分越低煤质越好。煤在规定条件下完全燃烧后所剩的残留物；灰分划分等级（A%）特低灰煤低灰煤中灰煤高灰煤

<1010~1515~2525~40二、煤质评价指标：3、挥发分（V）隔绝空气，

900±10℃，7min，气体和液体产物。主要成分是甲烷、氢和碳氢化合物等。4、固定碳（FC）在测定挥发分时，残留的固态产物称为焦渣。从焦渣中减去灰分后的残留物称为固定碳。FC不是纯碳，是由Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ等组成的混合物。5、发热量（Q）单位质量的煤在完全燃烧时放出的热量，