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煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系煤田地质学主讲人：杜振川煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境第一节成煤植物及其有机组成第二节植物遗体的堆积环境－沼泽第三节植物遗体堆积方式第四节植物演化与成煤作用的关系煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境•低等植物：有菌类和藻类，是单细胞或多细胞构成的丝状体或叶状体植物，没有根，茎，叶等器官的分化，全都是柔软的组织，构造比较简单，多数生活在水中。•高等植物：苔藓植物，蕨类植物、裸子植物和被子植物。有根，茎，叶、花等器官的分化。第一节成煤植物及其有机组成煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境第一节成煤植物及其有机组成图1—1植物茎周皮切面示意图1一角质膜；2一表皮；3一木栓层；4一木栓形成层；5—栓内层；6一皮层煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、植物的有机组成•碳水化合物—包括纤维素、半纤维素和果胶质等；•木质素；•蛋白质；•脂类化合物—包括脂肪，蜡质和树脂，角质，木栓质、胞粉质等。第一节成煤植物及其有机组成煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、植物的有机组成第一节成煤植物及其有机组成煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、植物的有机组成从表1—1可以看出：•低等植物主要是由蛋白质和碳水化合物组成，脂肪含量比较高；•高等植物的组成则以纤维素，半纤维素和本质素为主木本植物各部分的有机组成差别也很大•茎和叶以纤维素、木质素为主•角质膜、木栓层、孢于和花粉则含大量的脂类化合物植物有机组成上的差异，直接影响它的分解和转化，影响到煤的性质和用途。第一节成煤植物及其有机组成煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、植物的有机组成第一节成煤植物及其有机组成1、碳水化合物碳水化合物包括纤维素、半纤维素和果胶质等，其中，纤维素是构成植物细胞壁的主要成分。纤维素在溶液中呈胶体，易于水解；在活的植物中它对于微生物的作用很稳定，但当植物死亡后，在氧化条件下容易受喜氧性细菌、霉菌等微生物的作用，分解成为CO2,CH4和水；在泥炭沼泽的酸性介质中，纤维素可分解为纤维二糖和葡萄糖等。煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、植物的有机组成第一节成煤植物及其有机组成1、碳水化合物煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、植物的有机组成第一节成煤植物及其有机组成2、木质素木质素也是植物细胞键的主要成分，常分布于植物机械组织的细胞壁中，它能增强坚固性，起支持作用。煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、植物的有机组成第一节成煤植物及其有机组成2、木质素木质素比纤维素稳定，不易水解。当植物死亡后较易氧化为芳香酸和脂肪酸。在泥炭沼泽水中，由于水和微生物的作用，木质素发生分解，并和其他化合物生成与腐植酸相似的物质。它是煤的原始物质中重要的有机组分。煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、植物的有机组成第一节成煤植物及其有机组成3、蛋白质蛋白质是由若干氨基酸按一定键结合而成的复杂结构的高分子化合物，含羧基（—COOH）和羟基(如—CH3甲基、—C6H5苯基等)，具有酸性和碱性，为一种具强烈亲水性的胶体。植物死亡后，如果氧化条件充分，蛋白质可全部分解为气态产物而逸散掉；在泥炭沼泽和湖沼水中，蛋白质可分解并转变为氨基酸、叶啉等含氮化合物，参与成煤作用。煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、植物的有机组成第一节成煤植物及其有机组成4、脂类化合物脂类化合物主要指不溶于水，而溶于醚、苯、氯仿等有机质溶剂的有机化合物。煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、植物的有机组成第一节成煤植物及其有机组成4、脂类化合物１）脂肪脂肪属长链脂肪酸的甘油脂，大多集中于孢子、种子或茎皮、树皮中。在生物化学作用过程中，酸性、碱性溶液中的脂肪能被水解，生成脂肪酸及甘油，脂肪酸参与成煤作用。煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、植物的有机组成第一节成煤植物及其有机组成4、脂类化合物２）蜡质蜡质多呈薄膜覆盖于茎、叶和果实的表皮上，具有防止水分流失和保护植物免遭伤害的作用。蜡质化学成分复杂，但化学性质稳定，不易遭受分解。煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、植物的有机组成第一节成煤植物及其有机组成4、脂类化合物３）树脂树脂是植物分泌组织在生长过程中的分泌物质，具有保护作用。树脂的化学性质极为稳定，不溶于有机酸，微生物及昆虫都不能破坏它，因此可以完好地保存于煤中。煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、植物的有机组成第一节成煤植物及其有机组成4、脂类化合物４）角质与木栓质角质与木栓质都是植物保护组织产生的物质。角质和木栓质的化学性质稳定，因而由它们形成的植物组织常保存于煤中。1一角质膜；3一木栓层；煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、植物的有机组成第一节成煤植物及其有机组成4、脂类化合物５）孢粉质孢粉质是构成植物孢子与花粉外壁的主要有机组分。它具有脂肪族—芳香族碳网结构，化学性质甚为稳定，能耐一定的温度和酸、碱的处理，不溶于有机溶液。古生代煤中常保存有大量抱子。植物的有机组分中除以上四大类外，还有靴质、色素等成分。煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、植物的有机组成第一节成煤植物及其有机组成煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、植物的有机组成第一节成煤植物及其有机组成植物各有机组成的化学性质是不同的，在成煤过程中，容易分解的不稳定成分如碳水化合物和蛋白质等常大部分被破坏，而比较稳定的木质素和脂类化合物则成为参与成煤的主要物质。煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境第二节植物遗体的堆积环境－沼泽沼泽：是指地表土壤充分湿润，季节性或长期积水，有大量植物生长和堆积的低洼地段。泥炭沼泽：沼泽中形成并积累着泥炭。世界上很多地区都分布有现代泥炭沼泽，据估计总面积约160万km2。我国沼泽分布总面积达11万km2，其中泥炭层堆积较厚的面积约为2.6万km2。1、沼泽的概念一、沼泽及其形成条件煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系一、沼泽及其形成条件第二节植物遗体的堆积环境－沼泽1、沼泽的概念煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境一、沼泽及其形成条件第二节植物遗体的堆积环境－沼泽2、沼泽的形成条件沼泽既不属于水域，又不是真正的陆地，而是地表水域和陆地之间的过渡形态。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。煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境一、沼泽及其形成条件第二节植物遗体的堆积环境－沼泽2、沼泽的形成条件1）气候条件气候条件主要是指湿度和温度。湿度是形成沼泽的必要条件，形成沼泽的湿度条件是年降雨量大于年蒸发量。温度对泥炭堆积增厚的影响体现为矛盾的两个方面：既影响植物的种群和生长速度，也影响植物遗体的分解速度。尽管从现代世界泥炭的分布来看，热带，温带和寒带都可形成泥炭，但最有利于泥炭堆积的显然是温暖潮湿的气候条件。煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境一、沼泽及其形成条件第二节植物遗体的堆积环境－沼泽2、沼泽的形成条件2）自然地理、地貌条件泥炭沼泽发育:首先，应有缓慢沉降的低洼地带，这种洼地有利于水的汇聚而不利于水的排泄；其二，泥炭沼泽发育地区大多与活动能量大的水体（如海、湖、河）间有一定形式的保护屏障而成为相对隔离的地带；其三，泥炭沼泽发育的地带，大多为地表地形高差变化不大且地表宽缓低平、能量低的地带。煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境一、沼泽及其形成条件第二节植物遗体的堆积环境－沼泽2、沼泽的形成条件3）水文条件在水文条件上要求入水量大于出水量，只有这样才能保证沼泽化地区有充分的积水。入水量＝出水量+存水量入水量应包括地表水、地下水的流入量和大气降水；出水量应包括地表水和地下水的流出量和蒸发量煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境一、沼泽及其形成条件第二节植物遗体的堆积环境－沼泽2、沼泽的形成条件4）地质条件构造运动为泥炭沼泽的形成提供了地貌、水文条件。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，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。煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、泥炭沼泽的类型第二节植物遗体的堆积环境－沼泽1、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：低位沼泽高位沼泽中位沼泽煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、泥炭沼泽的类型第二节植物遗体的堆积环境－沼泽1、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：1）低位泥炭沼泽水源以地下水补给为主，地形低洼，地下水面的高度几乎与沼泽水面一致，因此低位沼泽常常或周期性地被水淹没。地下水在补给过程中，带来了大量的矿物质，为植物的营养来源提供了有利条件，所以高等植物能大量繁殖，常形成茂密的森林，低位沼泽对泥炭形成最为有利。煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、泥炭沼泽的类型第二节植物遗体的堆积环境－沼泽1、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：２）高位泥炭沼泽高位沼泽，水源主要依靠大气降水补给。沼泽的水面位于潜水面之上，水源不足，矿物质少，因此不利于那些需要充分矿物质营养的高大植物生长繁殖，而常分布些苔藓植物，又称为贫营养泥炭沼泽。煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、泥炭沼泽的类型第二节植物遗体的堆积环境－沼泽1、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：３）中位泥炭沼泽中位沼泽，一部分水源由大气水补给，一部分由地下水补给，不论是其中的植物群落特点，还是所形成的泥炭性质均兼有高位沼泽和低位沼泽的特点，故又称过渡沼泽。煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、泥炭沼泽的类型第二节植物遗体的堆积环境－沼泽2、按含盐度•淡水沼泽•半咸水沼泽•咸水沼泽按含盐度煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境二、泥炭沼泽的类型第二节植物遗体的堆积环境－沼泽3、根据植物分类水藓沼泽：在较寒冷的北方森林区，生长以水鲜为主漂浮的植物团块。草本沼泽：在潮湿气候区，沼泽中生长有芦苇、香蒲、禾草本植物。木本沼泽：湿暖气候条件下，生长有松、杉、柏等木本植物。其中比较特殊的是生长在热带海岸的红树林沼泽。根据植物分类煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境三、泥炭沼泽形成的方式第二节植物遗体的堆积环境－沼泽泥炭沼泽的形成有两种泥炭沼泽化的方式：由水域转化为泥炭沼泽，称为水域泥炭沼泽化；由陆地演化为泥炭沼泽，称为陆地泥炭沼泽化；煤田地质学课件河北工程大学资源学院勘查系第一章成煤原始物质与堆积环境三、泥炭沼泽形成的方式第二节植物遗体的堆积环境－沼泽1、水域泥炭沼泽化水域包括湖泊、河流、滨岸地带的各种海湾和河口湾等。水域的泥炭沼泽化都是从岸边及水体底部的植物丛生开始的，这些地带往往水深不大，水层透明度较好，水温适宜，含盐度低，水底宽浅，水流平稳，岸、底