煤的形成过程主要包括以下三个阶段:
泥炭化阶段
植物堆积:在温暖潮湿的古气候条件下,大量的高等植物在沼泽、湖泊等低洼地区生长繁殖。植物死亡后,其遗体堆积在水中或潮湿的地面上,由于水体的覆盖或土壤的潮湿,这些植物遗体与空气隔绝,为后续的变化创造了条件。
微生物分解:在微生物的作用下,植物遗体开始发生分解。在这个过程中,植物遗体中的木质素、纤维素等较难分解的成分则会相对富集。
泥炭形成:随着植物遗体的不断堆积和微生物的持续分解,未被完全分解的植物残体逐渐堆积压实,形成一种富含水分、呈棕褐色或黑褐色的松软物质,这就是泥炭。泥炭中含有大量的腐殖质,具有一定的可燃性。
煤化阶段(成岩作用)
成岩作用:泥炭形成后,随着地壳的下沉,泥炭层被新的沉积物覆盖,受到上覆地层的压力作用。在压力和一定温度的影响下,泥炭中的水分逐渐被挤出,体积缩小,密度增大,同时其中的有机物质也发生了一系列的物理化学变化,如脱水、脱羧等反应,泥炭逐渐转化为褐煤。
褐煤特征:褐煤的颜色一般为褐色或黑褐色,光泽较暗,含有较多的水分和挥发分,发热量相对较低。
变质作用(深度煤化阶段)
变质作用:随着地壳继续下沉,褐煤被埋深到更大的深度,受到更高的温度和压力作用。在这种条件下,褐煤中的有机物质进一步发生复杂的化学反应,如芳香化、缩聚等,碳含量逐渐增加,氢、氧含量逐渐减少,煤的硬度、光泽、发热量等性质也逐渐发生变化,褐煤逐渐转化为烟煤。
烟煤和无烟煤:在高温高压的持续“改造”下,褐煤内部的有机分子结构持续重组,挥发分含量逐渐降低,固定碳含量升高,含碳量逐步达到70% - 90%,同时煤的光泽变强,质地愈发致密坚硬,这个过程将褐煤转化成了具有不同挥发分含量的烟煤。如果地质条件使得温度和压力进一步增加的话,烟煤还会继续转化为无烟煤。无烟煤的含碳量最高,可以达到95%以上,它的质地坚硬,燃烧时产生的烟雾极少,是煤炭中质量最高的一种。
建议:
煤的形成是一个漫长的过程,通常需要数百万到数亿年的时间。
不同类型的煤(如褐煤、烟煤、无烟煤)在形成过程中所需的时间和条件有所不同,这影响了它们的物理和化学性质及用途。