能源地質(zhì)學(xué)-考研復(fù)試用-中國礦業(yè)大學(xué)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上能源地質(zhì)學(xué)講義緒 論一、能源與環(huán)境地球變暖：大量的使用一次能源，大致大氣中CO2不斷增加（包括CH4），在過去的年中，大氣中CO2濃度ppm/a，由于濃度增加，大氣向外太空的能量釋放減少。另一方面，森林面積以17萬km2/a減少，使CO2的被固定量減少，地球變暖，導(dǎo)致氣候失常，如厄爾米諾現(xiàn)象。19世紀(jì)末以后，地球的平均氣溫上升了0 .3.6，海平面也上升了1 05cm（巖佐茂，2000）。2010年全球CO2產(chǎn)量預(yù)測（單位：百萬噸）（國際能源了望，）北 美歐 洲東 歐中 國世界合計(jì)石 油8906353901713531天然氣424288484251546煤 炭6093

2、6538410413017合 計(jì)19231288125812378095注：年：百萬噸。臭氧層破壞：臭氧層存在于地球高空30km的同溫層中。氯氟烴對影響，其代表是CFC，逸散大高空，可存在10年，受紫外線影響，分解出Cl2，一個(gè)Cl2可以分解個(gè)O3。我國北方O3約.29mm，南方僅.69mm。酸雨：酸雨主要有SO 2和NO2造成，它們與云反應(yīng)形成酸離子。正常雨的PH值：5.6，小于5.6，即為酸雨。主要影響植物和生物以及土壤。 4 土地荒漠化： 由于資源開發(fā)，植被破壞，土地荒漠化（土地退化與沙質(zhì)荒漠化）。我國現(xiàn)有荒漠化土地2.641×106km2（蔣煥洲，），占國土陸地面積的27.3

3、%，相當(dāng)于個(gè)廣東省的幅員，涉及個(gè)?。▍^(qū)、市）的471個(gè)縣（旗），主要分布在我國北方的個(gè)省（區(qū)、市）。目前，荒漠化仍呈快速發(fā)展之勢，每年荒漠化凈增面積已超過6670km2，僅沙化土地每年就凈增2461.23 km2，按目前的速度發(fā)展。當(dāng)然，不全是資源開發(fā)造成的，其中約7 .9%（崔書紅，），其次還有不當(dāng)農(nóng)業(yè)活動(dòng)，過渡放牧，開路，植被破壞等等。二、能源現(xiàn)狀：能源是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有戰(zhàn)略意義的資源。隨著人類社會(huì)對能源需求的不斷增加，促使能源消費(fèi)構(gòu)成發(fā)生了變化。目前，能源消費(fèi)中：原油：38%；天然氣%；煤：%，其它：%?；茉词遣豢稍偕茉矗堤柲芙?jīng)地史時(shí)間埋藏才得以產(chǎn)生的。地球經(jīng)歷500Ma生產(chǎn)

4、堆積而現(xiàn)存的碳及碳?xì)浠衔镔Y源，其石油 天然氣消費(fèi)時(shí)間跨度2100年，煤如有節(jié)制使用可再使用年?；茉纯刹赡晗蓿R潤田，2000）品種天然氣石油煤炭 使用時(shí)間6345219在全球石油工業(yè)史上，全球年新增儲(chǔ)量（發(fā)現(xiàn)量加油田擴(kuò)大）超過年生產(chǎn)量。1962年全球原油發(fā)現(xiàn)量已達(dá)高峰，從年起，全球年生產(chǎn)量超過年發(fā)現(xiàn)量，油田擴(kuò)大儲(chǔ)量大于年發(fā)現(xiàn)量。1997年石油生產(chǎn)量高達(dá)億桶。二種觀點(diǎn)：夕陽產(chǎn)業(yè)與未必。噸煤=3.5桶石油，1桶油=170 m3天然氣；桶油=115.4kg。1、煤炭工業(yè)：世界煤炭總資源量約14.3萬億噸，其中探明儲(chǔ)量為. 7萬多億噸。經(jīng)詳查的可采儲(chǔ)量約為.04萬億噸。足夠全球幾百年之需。中國煤

5、炭儲(chǔ)量5.06萬億噸，其中米淺為億噸，僅次于俄羅斯，大于美國，位住第二。1952年年中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)（單位：%）（邵培玉等，）1952年1970年1980年1990年1995年1997年煤炭95.080.972.276.275.073.5石油3.3714.720.716.6 17.31 8.6天然氣0.020.93.12.11.82.2水電1.612.54.05.15.95.7總計(jì)1001001001001001002、石油工業(yè)：目前，全球探明石油儲(chǔ)量約1370億噸，比年增加億噸，按目前.7億噸/年開采，大約還可以開采年左右，據(jù)地質(zhì)學(xué)家預(yù)測，地球深層大約還有700億噸未被發(fā)現(xiàn)的石油。也即億噸。

6、儲(chǔ)量還算豐富，但分布極不均勻，在1370億噸中，少數(shù)石油輸出國占有大約億噸，約占%，以目前開采水平達(dá)90年，而經(jīng)濟(jì)合作的工業(yè)發(fā)達(dá)國家僅占%，約億噸，僅夠開采15年（劉敏，）。圖年至年世界基本能源供應(yīng)量的發(fā)展趨勢（趙洪濱等，2000）截至年月日，世界石油剩余探明儲(chǔ)量前10位國家和地區(qū)分別是沙特阿拉伯億噸、伊拉克億噸、阿聯(lián)酋億噸、科威特億噸，伊朗億噸、委內(nèi)瑞拉億噸、獨(dú)聯(lián)體78億噸、墨西哥億噸、利比亞億噸、中國億噸。據(jù)年結(jié)束的全國第二輪油氣資源的評價(jià)結(jié)果，全國石油的總資源量940×10 8t，其中陸上為694×10 8t ，占.8%，海域?yàn)?6×10 8t，. 2 %（

7、翟光明，2000）。中國最終可采儲(chǔ)量約為×10 8t計(jì)算，估計(jì)其東部約占×10 8t ，西部約×10 8t（其中塔里木盆地約占32×10 8t ，準(zhǔn)噶爾盆地約7×10 8t ，柴達(dá)木盆地約×10 8t ，吐哈盆地約4×10 8t ），中部、南部、西藏和大陸架海域約29×10 8t 。若按年年產(chǎn)量.66×10 8t，年.85×10 8t，達(dá)到×10 8t的峰值，穩(wěn)產(chǎn)，最終緩慢遞減。如此，若年產(chǎn)2×10 8t 計(jì)算，可產(chǎn)約年（翟光明，2000）。3、天然氣工業(yè)：（翟光明，2000

8、）世界上已探明天然氣儲(chǔ)量：0 12 m3（劉敏，）。中國擁有豐富的天然氣資源量，天然氣的總資源量為 3 8. 14×10 12 m3，中陸上為.9×10 12 m3，. 1 %（翟光明，）。海域?yàn)?. 14×10 12 m3，占.5%。據(jù)估計(jì)，最終資源量達(dá)21.66×10 12 m3 。截止年累計(jì)采出量僅為3148×10 8 m3 。年天然氣年產(chǎn)量為255×10 8 m3，05年約達(dá)363×10 8 m3 ，年×10 8 m3 。若按天然氣年產(chǎn)量×10 8 m3計(jì)算，開采年才為7×10 12 。

9、所以，中國豐富的天然氣資源，為中國21世紀(jì)的天然氣開采提供了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。4、煤層氣方面：煤層氣本身是我國世紀(jì)可靠的重要接替潔凈能源之一。煤層氣與煤共伴生并儲(chǔ)存于煤層中，甲烷（）含量%以上，熱值高于卡m3，是一種比常規(guī)天然氣更潔凈的高效氣體能源。我國煤層氣資源量十分豐富，埋深2000以淺的煤層氣資源量約為萬億m3 ，約占世界煤層氣資源量的%（孫茂遠(yuǎn)，）。二、未來的能源發(fā)展趨勢1、常規(guī)油、氣、煤未來年一次性能源仍占統(tǒng)治地位（任新華，1998），石油仍將是最重要的能源：2010年石油消耗為億噸SKE（給文縮寫代表油當(dāng)量或煤當(dāng)量），但其比重將由現(xiàn)在的.2減少到.2。特別是OECD國家采用一系列節(jié)能

10、技術(shù)和代油措施并不再興建以石油為燃料的熱電廠，石油用耗相對值將下降，但由于交通特別是航空業(yè)的發(fā)展，石油消耗絕對值仍上升。為了滿足世界石油消耗增長紹求，中東和委內(nèi)瑞拉的石油產(chǎn)量需比現(xiàn)在增加一倍。國際能源機(jī)構(gòu)預(yù)測，世界將不會(huì)發(fā)現(xiàn)像上述地區(qū)那樣規(guī)模和經(jīng)濟(jì)的新油田。但上述地區(qū)如要增加產(chǎn)量目前卻缺乏足夠的投資，且其中有些國家還不允許他國分享它們的石油財(cái)富，所有這些因素將導(dǎo)致今后石油供不應(yīng)求和漲價(jià)。2）天然氣應(yīng)用前自光明：未來的15年中，天然氣消耗增長最快。到年，其消耗比例達(dá)到23.5，比1991年增長.5，即15億噸SKE，年增長率.4，在所有一次性能源消耗中，其增長率最高。人們將天然氣譽(yù)為世紀(jì)能源：天

11、然氣的優(yōu)點(diǎn)是清潔、高熱值、低成本、符合環(huán)境保護(hù)的時(shí)代要求，因而被稱為最理想的城市能源。表1煤、石油、天然氣廢氣排放水平的比較SIO2NO2CO 2煤100100100石油687180天然氣0203757煤炭的利用前景令人鼓舞： 煤的消耗增長和其他能源同步，到2010年將比年增長，即增長億噸。年煤總消耗量達(dá)到48億噸SKE，占總能源消耗量的，主要用于發(fā)電，電力工業(yè)主要建立在煤炭工業(yè)上，在焦炭和熱能市場的比例逐步減少。第三世界煤炭消耗增長大于世界平均水平，年增長率為3.8，年消耗量將比年增加一倍。2、中國的“西氣東輸”戰(zhàn)略：（苗承武，）西氣東輸是實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略的標(biāo)志性工程，1996年就開始規(guī)劃

12、設(shè)計(jì)，年開展可行性研究，年立項(xiàng)，2001年開始管道建設(shè)，年底實(shí)現(xiàn)管道全線貫通，其管道線路起自塔里木輪南，經(jīng)庫爾勒、哈密、柳園、武威、靜邊、鄭州、南京到上海，全長4200km，一期工程總投資>1200億元，其僅次于三峽的工程。2004年將塔里木盆地的天然氣輸送到長江三角洲地區(qū)，年供氣1120億m3、穩(wěn)定供氣達(dá)年。據(jù)測算，需天然氣可采儲(chǔ)量3600億m3（地質(zhì)儲(chǔ)量億m3）。目前，在庫車地區(qū)已探明克拉大氣田和個(gè)中型氣田，探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量3110億m3左右。此外，塔里木盆地其他地區(qū)還探明地質(zhì)儲(chǔ)量1006億m3（共探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量億m3，占%）。另外，鄂爾多斯地區(qū)近年發(fā)現(xiàn)大型氣田。煤層氣天然氣的

13、補(bǔ)充：“西氣東輸”工程經(jīng)過多個(gè)大型煤層氣田，總資源量近10萬億m3 ,相當(dāng)于塔里木盆地的天然氣資源量?！拔鳉鈻|輸”工程經(jīng)過多個(gè)大型煤層氣田 ,總資源量近萬億m3，從西到東依次為塔北、淮南、鄂爾多斯西部、渭北、鄂爾多斯東（吳建光等，2000）。3、天然氣水合物二十一世紀(jì)的新能源：天然氣水合物是甲烷等氣體和水分子組成的類似冰狀的固態(tài)物質(zhì)，其分子式為，其中是以甲烷氣體為主的氣體分子數(shù)，為水分子數(shù)。形成水包氣的籠形物，其中的水結(jié)晶成等軸晶系，而不是象冰那樣的六方晶系，從結(jié)晶化學(xué)上說，天然氣水合物就是甲烷與水的籠形結(jié)構(gòu)物，其所含的甲烷受結(jié)構(gòu)中甲烷分子與水分子關(guān)系的控制，理論上一個(gè)飽和的天然氣水合物分子結(jié)

14、構(gòu)內(nèi)，甲烷與水的克分子比為1：，換算為標(biāo)準(zhǔn)溫壓下的體積比是：，也就是說在標(biāo)準(zhǔn)溫壓下1 m3 氣水合物可含m3 甲烷氣和0.8 m3的水。可見其蘊(yùn)藏的甲烷氣資源量十分巨大。天然氣水合物賦存于水深> 1 0 050（兩極地區(qū)）和>40 0（赤道海域）的深海海底以下數(shù)百米至1000多米的沉積層內(nèi)，這里的壓力和溫度條件能使天然氣水合物處于穩(wěn)定的固態(tài)。據(jù)估計(jì)海洋沉積層天然氣水合物中甲烷的資源量為3×1015.6×1018 m3之間，可滿足人類需求多年。而美國東南部布萊克海嶺天然氣水合物中的甲烷量可滿足美國目前消費(fèi)水平105年的消耗量。目前估算的全球化石燃料礦物（石油、天然

15、氣和煤）儲(chǔ)量的含碳量為5萬億噸，而天然氣水合物中甲烷的含碳量為其兩倍，,達(dá)10萬噸。4、非化石能源1）核能未來核能發(fā)電量只略有增加，其相對比例將從目前118下降到。IEA認(rèn)為核能發(fā)電未能迅速增加原因主要是：切爾諾貝利核事故后，對安全的嚴(yán)格要求大大增加了核電投資和運(yùn)營費(fèi)用；核電建設(shè)準(zhǔn)備期長和審批手續(xù)極為繁雜；核廢料最終安全存放以及民眾反對興建核電站等原因。從長遠(yuǎn)來看，核能將是繼石油、煤和天然氣之后的主要能源，人類將從“石油文明”走向“核能文明”。世界上的每一種物質(zhì)都處于不穩(wěn)定狀態(tài)，有時(shí)會(huì)分裂或合成，變成另外的物質(zhì)。物質(zhì)無論是分裂或合成，都會(huì)產(chǎn)生能量。由兩個(gè)氫原子合為一個(gè)氦原子，就叫核聚變，太陽就

16、是依此而釋放出巨大的能量。大家熟悉的原子彈則是用裂變原理造成的，目前的核電站也是利用核裂變而發(fā)電。核裂變雖然能產(chǎn)生巨大的能量，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上核聚變，裂變堆的核燃料蘊(yùn)藏極為有限，不僅產(chǎn)生強(qiáng)大的輻射，傷害人體，而且遺害千年的廢料也很難處理，核聚變的輻射則少得多，核聚變的燃料可以說是取之不盡，用之不竭。 2）其它能源 諸如太陽能、水能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)岬饶茉匆矊⒂钟幸欢ǖ脑黾樱辽僭?050年前無法占據(jù)主導(dǎo)地位。 John D.Edwards（ 1997）在AAPG，BULLETIN指出，世紀(jì)下半葉，可更新能源（太陽能、熱能、光電能、風(fēng)能、地?zé)?、水電、核能）可滿足一半以上的需求，21世紀(jì)是石油天然

17、氣徹底枯竭的時(shí)代。我們必須投資新型能源的開發(fā)。最可能的依賴能源是太陽能、煤和核能。5 中國世紀(jì)能源戰(zhàn)略（周鳳起，國家發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)能源研究所原所長） 由于世紀(jì)能源資源與需求矛盾；能源利用與環(huán)境保護(hù)的矛盾。 節(jié)能優(yōu)先戰(zhàn)略：能源效率低，年中國能源效率為%，約比國際先進(jìn)水平低10個(gè)百分點(diǎn)，終端利用效率也低個(gè)百分點(diǎn)以上。 優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)： 1 950年煤炭世界一次能源結(jié)構(gòu)中占. 7%, 1970年下降到.5%，年為.9% ，而年世界能源結(jié)構(gòu)中石油占9.5%，天然氣占23.5%，二者共占%。而中國呢？ 發(fā)展清潔煤技術(shù)：減少煤炭在終端的直接利用，提高煤炭轉(zhuǎn)換為電力和氣體、液體燃料的比例，必須發(fā)展清潔煤燃燒技

18、術(shù)。 保證能源供應(yīng)安全：A多元化、多邊化和多途徑：多元化進(jìn)口多種油、氣產(chǎn)品；多邊化從多國或多地區(qū)進(jìn)口油、氣；多途徑進(jìn)口方式的多樣化。B建立儲(chǔ)備制度：建立國家和地區(qū)的石油儲(chǔ)備體系。C石油的替代：水煤漿代油，此技術(shù)應(yīng)積極推廣；煤合成液體燃料，現(xiàn)與美、日、德等國合作研究開發(fā)；生物質(zhì)液化，可引進(jìn)技術(shù)或進(jìn)行合作生產(chǎn)；發(fā)展天然氣汽車和電動(dòng)汽車。 提供優(yōu)惠政策推動(dòng)可再生能源的發(fā)展。 第一章 沉積有機(jī)質(zhì)的形成與聚集 沉積巖或沉積物中的有機(jī)質(zhì)統(tǒng)稱為沉積有機(jī)質(zhì)，是形成化石能源礦產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。沉積有機(jī)質(zhì)本身具有生物學(xué)、化學(xué)和巖石學(xué)的三重屬性。 第一節(jié) 沉積有機(jī)質(zhì)的成因 沉積有機(jī)質(zhì)來源于活的有機(jī)體及其新陳代謝產(chǎn)物，包

19、括煤、瀝青等聚集有機(jī)質(zhì)以及泥巖、灰?guī)r等中的分散有機(jī)質(zhì)。有機(jī)體死亡后遭受降解。一部分降解產(chǎn)物通過生物作用進(jìn)行再循環(huán)，一部分通過某些物理化學(xué)作用被轉(zhuǎn)化為簡單分子逸入大氣或水體，另一部分與分解后的生物殘?bào)w一道，隨同礦物質(zhì)混入沉積物被埋藏下來，形成了所謂的沉積有機(jī)質(zhì)。一 沉積有機(jī)質(zhì)的來源（一）自然界中有機(jī)碳的循環(huán) 還原碳與氧化碳基本賦存形式。氧化碳為無機(jī)碳，主要賦存在碳酸鹽礦物中。還原碳主要為有機(jī)碳，狹義上指的是生物質(zhì)通過生物化學(xué)作用和沉積作用保存在沉積巖或沉積物中的沉積有機(jī)碳，是構(gòu)成沉積有機(jī)質(zhì)的主要且必要的元素。碳及其化合物在自然界中是循環(huán)變化的，沉積有機(jī)碳存在兩個(gè)循環(huán)：第一個(gè)循環(huán)從光合作用開始，植

20、物通過光合作用利用二氧化碳而得以生長，植物為動(dòng)物提供了食物，動(dòng)植物死亡后在微生物（主要是細(xì)菌）參與下被分解縮會(huì)而進(jìn)入沉積物，大量的含碳分解物以二氧化碳形式再次釋放到大氣或水體中去。循環(huán)時(shí)間較短，幾天幾十年，對化石能源的形成意義不大。如沉積物被進(jìn)一步埋藏，沉積有機(jī)碳就進(jìn)入了第二個(gè)循環(huán)，這個(gè)循環(huán)是在巖石圈中進(jìn)行的。在此循環(huán)中，沉積有機(jī)質(zhì)在地?zé)釄龊偷貞?yīng)力的作用下發(fā)生演化，先后經(jīng)歷煤化作用（或有機(jī)成熟作用）以及石墨化作用階段，其中部分沉積有機(jī)質(zhì)生成石油和天然氣等含碳化合物，最終變成元素碳的石墨，然后隨地殼回返和地層的剝蝕風(fēng)化，在巖石圈表層被氧化成二氧化碳而逸入大氣，有機(jī)碳第二個(gè)循環(huán)在地質(zhì)歷史中周而復(fù)始

21、，為化石能源礦產(chǎn)的形成提供了不竭源泉。循環(huán)期長達(dá)幾百萬年數(shù)億年，是能源形成的過程，此循環(huán)往往是不完整的，因此，導(dǎo)致能源礦產(chǎn)分布的不均一。（二）沉積有機(jī)質(zhì)的來源植物是沉積有機(jī)質(zhì)形成的主要來源，動(dòng)物的軟體組織易于分解而很少保存，菌類程度不等地參與了沉積有機(jī)質(zhì)的形成。煤及煤系地層中有機(jī)質(zhì)多來源于由高等陸生植物，湖相泥巖、油頁巖等優(yōu)質(zhì)油源巖中的分做有機(jī)質(zhì)主要由低等菌藻類和某些水生高等植物所形成。沉積有機(jī)質(zhì)的性質(zhì)和聚集規(guī)模受上物界演化進(jìn)程的影。最早的低等生物曲藻類化石記錄存在于南非威斯蘭群古老沉積巖，形成于距今約31一億年前。在距今約億年的中一晚元古代，的藻等生物開始大量繁盛并持續(xù)至今。因此，石油開始形

22、成，還有最早形成的煤一石煤，在具今約4億年的志留紀(jì)末泥盆紀(jì)初，植物界登陸，始大量煤炭形成。列述一下大油田、大煤田的形成時(shí)代。二 生物解剖結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成（一）生物的解剖生物界分為植物界和動(dòng)物界。（二）生物質(zhì)的化學(xué)組成任何生物體，不外乎主要由碳、氫、氧、氮、硫構(gòu)成，它們構(gòu)成碳水化合物，本質(zhì)素、蛋白質(zhì)和類脂化合物4大物質(zhì)，不同化合物的分子結(jié)構(gòu)明顯不同，進(jìn)而導(dǎo)致它們向沉積有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化過批中的穩(wěn)定性有所差異。碳水化合物是單糖與其聚合體的總稱，包括纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)等，在死亡植物體中易于水解或遭受菌類作用而生物降解。生物體中化合物組成不同，影響沉積有機(jī)質(zhì)的元素組成特征和生烴行為。如本質(zhì)素富碳、富氧和貧

23、氫，蛋白質(zhì)富氮、富硫，類脂化合物則富氫、富碳、貧氧，造成高等植物富碳、貧氫，低等植物富氫、貧氧的總體特征。三 生物質(zhì)向沉積有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化 從生物死亡、釋放入周圍環(huán)境到轉(zhuǎn)化產(chǎn)物結(jié)合入沉積物的過程中，發(fā)生了一系列物理、化學(xué)和生物作用。這些作用的發(fā)生與發(fā)展嚴(yán)格受到水體狀況、氧化還原電位、酸堿度、溫度以及它們控制之下的生物產(chǎn)率、微生物活動(dòng)性等因素的影響，進(jìn)而決定了生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化程度以及沉積有機(jī)質(zhì)的性質(zhì)。生物質(zhì)向沉積有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化，一般經(jīng)歷了氧化一降解、還原一合成和沉積一埋藏3個(gè)階段。在氧化一降解階段，氧化反應(yīng)（腐朽或腐敗作用），生物遺體暴露于大氣、水體或沉積表面的富氧條件，在喜氧性材生物參與下受分解和水解。

24、在還原一合成階段，還原反應(yīng)（發(fā)酵）與合成反應(yīng)（縮合），隨上覆水體逐漸加深、流動(dòng)性減弱或沉積物逐漸堆積，介質(zhì)的氧化還原電位降低，氧的供給受到限制；表層的富氧環(huán)境經(jīng)由過渡層轉(zhuǎn)變成底層的缺氧環(huán)境，厭氧細(xì)菌類開始活躍。形成腐殖酸、瀝青質(zhì)等新生產(chǎn)物。在沉積一埋藏階段，經(jīng)過上述過村改造的對幾質(zhì)與礦物質(zhì)發(fā)生混合進(jìn)而沉積，并隨上覆沉積物的形成而脫離沉積表面。有機(jī)質(zhì)在壓實(shí)作用下逐漸脫水，從生物有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為沉積有機(jī)質(zhì)。沉積有機(jī)質(zhì)形成主要經(jīng)歷下列幾種作用：（富集與分散）泥炭化作用： （殘植化作用）腐泥化作用：近現(xiàn)代沉積有機(jī)質(zhì)的物質(zhì)組成一 沉積有機(jī)質(zhì)的三重屬性即指化學(xué)屬性、生物屬性和巖石學(xué)屬性（圖2）。二 腐植酸的化

25、學(xué)組成腐植酸是一種具有雜多結(jié)構(gòu)的芳香性化合物，具有酸性、親水性、吸附性等重要物理特性。盡管對于腐植酸的分子結(jié)構(gòu)一直意見不一，但普遍認(rèn)為主要由：芳核、橋鍵和活性基團(tuán)三部分組成。根據(jù)溶解性質(zhì)，腐殖酸可分：可溶的黃腐酸；溶于丙酮或乙醇的棕腐酸；最后沉淀部分稱為黑腐酸?；瘜W(xué)屬性沉積無或沉積巖 巖石學(xué)屬性 生物學(xué)屬性圖 沉積有機(jī)質(zhì)的三重屬性及物質(zhì)組成三 可抽提瀝青的化學(xué)組成就沉積有機(jī)質(zhì)的可抽提瀝青而言，氯仿瀝青A常被用于有機(jī)地球化學(xué)研究，苯瀝青則在地理學(xué)界廣泛采用，并被用來進(jìn)行泥炭、腐泥、褐煤等年輕沉積有機(jī)質(zhì)利用方向的評價(jià)。從氯仿瀝青A中，可分為烴類與非烴類，前者主要包括飽和烴和芳烴；后者由膠質(zhì)及瀝青質(zhì)

26、構(gòu)成。非烴由氧、氮、硫的高分子雜原子化合物組成，其中膠質(zhì)呈半流體狀，可溶于石油醚和正戊烷，瀝青質(zhì)是結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜、分子量更高、烴類含量更少的暗色固態(tài)物質(zhì)，不溶于石油醚。生物質(zhì)和年輕沉積有機(jī)質(zhì)的族組成均以非烴占絕對優(yōu)勢，這是沉積有機(jī)質(zhì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化的重要物質(zhì)基礎(chǔ)；生物質(zhì)的烴類/非烴比率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于沉積有機(jī)質(zhì)，表明在生物質(zhì)向沉積有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中生物烴類受到明顯損失，而且在沉積表層中不能轉(zhuǎn)化為烴類物質(zhì)，年輕沉積有機(jī)質(zhì)中的烴類幾乎全是生物殘留物。就沉積環(huán)境而言，陸相年輕沉積有機(jī)質(zhì)的烴含量總體上低于濱海相和海相有機(jī)質(zhì)，但深湖相沉積有機(jī)質(zhì)的烴合培遠(yuǎn)遠(yuǎn)高了其它環(huán)境下形成的有機(jī)質(zhì)，這與深潮中上層水體低等浮游生物繁盛導(dǎo)致

27、生物質(zhì)供給充足、而底層水體停滯缺氧提供了有利于有機(jī)質(zhì)保存的條件有關(guān)。深海相沉積有機(jī)質(zhì)的烴含量也相對校高，同樣是上層水體浮游生物繁盛、下層水體及沉積表層缺氧還原的緣故。此外，海相和湖相沉積有機(jī)質(zhì)的飽和烴芳烴比率往往高于泥炭沼澤相，這是陸生植物富含本質(zhì)纖維素而浮游生物脂肪含量較高的必然結(jié)果。 對于泥炭的氯仿瀝青A來說：1）于泥炭的形成位置有關(guān)。泥炭沼澤分為：高位沼澤、低位沼澤和中位沼澤。一般沼澤發(fā)育過程為低位沼澤（富營養(yǎng)階段）中位沼澤高位沼澤（貧營養(yǎng)階段）。形成的環(huán)境多變，主要為陸相過度相。2）泥炭植物堆積方式。原地（主要）與異地。原地堆積中，泥炭的堆積速度與氣候條件和沉積環(huán)境密切相關(guān)。三種補(bǔ)償關(guān)

28、系。四 分散有機(jī)質(zhì)的沉積分配 分散有機(jī)質(zhì)在人陸海洋的各類沉積環(huán)境中均有產(chǎn)出，呈非連續(xù)狀散布于沉積巖或沉積物中，以生物辭屑或有機(jī)肢體形式與陸相碎屑礦物共同沉積下來，多屬異地和微異地成因。因此，與聚集有機(jī)質(zhì)（如泥炭）相比，分散有機(jī)質(zhì)的沉積分布規(guī)律一方面更為強(qiáng)烈地受到水流機(jī)械搬運(yùn)與沉積作用因素控制，另一方面也充件地體現(xiàn)出“內(nèi)源”與“外游”有機(jī)質(zhì)展布的差異。陸緣有機(jī)質(zhì)影響因素：1）水流速率、水體深度、水介質(zhì)化學(xué)性質(zhì)、氣候條件；2）離岸距離（包括水動(dòng)力），盆源中央；3）水體含氧量。水生有機(jī)質(zhì)：表面富氧，有利于生物繁盛，死后沉積界面低于氧化界面，則大量被保存，導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)豐度隨深度增加而增高。因此，一般而言

29、，優(yōu)質(zhì)生油巖主要形成于深水、滯留、缺氧的環(huán)境，如：深湖相、膏鹽相、局限海相等。五 沉積有機(jī)質(zhì)的分布 沉積有機(jī)碳僅占所有碳中的一小部分，總碳量約：1 .3x1016噸。每年新產(chǎn)生在海洋為1 .57x1016噸，陸地：1 .47.8x1016噸，僅有.0110%進(jìn)入沉積物。沉積有機(jī)質(zhì)在地質(zhì)歷史時(shí)期中的分布是不均一的。沉積有機(jī)質(zhì)集中分布在寒武紀(jì)奧陶紀(jì)、石炭紀(jì)二疊紀(jì)、侏羅紀(jì)白堊紀(jì)和下第三紀(jì)，這種分布特征不僅與生物界的演化更替有關(guān)，而且明顯地受到全球氣候變化的影響。沉積有機(jī)碳的地史分布在一定程度上決定了化石能源礦產(chǎn)的層位分布。從全球來看：煤炭資源主要分布在石炭系、二疊系、侏羅系、白堊系和第三系；石油和天

30、然氣資源明顯集中在侏羅系和白堊系，石油資源第三系也較豐富，天然氣資源在志留系也有一定的分布。地域上，分布也存在不均一性。第二章 沉積盆地中有機(jī)質(zhì)的演化有機(jī)質(zhì)堆積 地殼沉降 埋藏 沉降幅度越大 沉積物堆積厚度也越大 被埋深處；壓力、溫度 升高，有機(jī)物的物質(zhì)組成和化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)不斷發(fā)生變化。劃分三個(gè)階段：成巖作用階段、深成作用階段和變質(zhì)作用階段。第一節(jié) 有機(jī)質(zhì)的成巖作用及其產(chǎn)物成巖作用：深度一般是幾百米，少數(shù)可達(dá)千米左右，地溫一般在50。主要發(fā)生生物化學(xué)作用和化學(xué)作用，還有壓實(shí)、脫水、固結(jié)成巖等物理作用，該階段的產(chǎn)物主要是形成干酪根，或者由泥炭或腐泥形成褐煤。微生物在分解有機(jī)質(zhì)時(shí)可生成甲烷，在

31、有條件的地方可形成生物成因甲烷氣田。一 生物化學(xué)作用和化學(xué)作用沉積物中有喜氧和厭氧細(xì)菌可達(dá)幾Ma/ml，對有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分解和改造。利用酶把高分子的蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂類化合物分解成它們可以吸收的簡單分子，部分成為細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)，部分轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w。喜氧細(xì)菌，有機(jī)質(zhì)被分解、改造，直至徹底破壞，變?yōu)樗投趸?。還原環(huán)境中，厭氧菌對有機(jī)質(zhì)進(jìn)行不同程度地分解、改造，形成各種氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物，如CH4、O2、N 2、丁酸、醋酸等，并使有機(jī)質(zhì)中的碳、氯富集。由于還原環(huán)境中酸性物質(zhì)的增加，以及產(chǎn)生H2S，使水介質(zhì)的酸度增加，不利于細(xì)菌的活動(dòng)，微生物對有機(jī)質(zhì)的降解作用逐漸減弱，而降解產(chǎn)物間的聚合和縮合等化學(xué)作用逐漸

32、增強(qiáng)，沉積有機(jī)質(zhì)逐漸變?yōu)榭s聚的更穩(wěn)定的物質(zhì)，在油氣地質(zhì)中稱之為干酪根，在煤地質(zhì)中稱之為腐植質(zhì)，再由腐植質(zhì)變化為褐煤。二 干酪根的物質(zhì)組成和分類沉積巖中的有機(jī)質(zhì)包括兩個(gè)部分，一是用有機(jī)溶劑可抽提的瀝青，約10%；一是不溶于有機(jī)溶劑的干酪根，約8090%。分散有機(jī)質(zhì)比富集有機(jī)質(zhì)要豐富倍。干酪根是由沉積巖中的有機(jī)質(zhì)通過埋藏演化而成，其中還含有少量植物的碎屑，如孢子、花粉等殘余物，在成巖階段沒有發(fā)生明顯的變化而被保存下來，而大部分有機(jī)質(zhì)則要經(jīng)過微生物的降解、縮聚作用才轉(zhuǎn)化為干酪根。含有機(jī)質(zhì)的沉積巖通過鹽酸和氫氟酸處理除去礦物后，分離出來的干酪根一般為細(xì)小、柔軟的無定形粉末，是深褐色至黑色。透射光下呈淺

33、黃色至深褐色，多孔，為非晶質(zhì)的顆粒，密度1.221.51gcm3；元素組成：C，H=3，O=3。干酪根不是純化合物，沒有一定的組成，只有一個(gè)組成范圍。干酪根的元素組成與有機(jī)質(zhì)母質(zhì)的類型、沉積環(huán)境及演化程度有關(guān)。以水生生物為主要母質(zhì)的干酪根，富含氫和氨，以陸源植物為主要母質(zhì)的干酪根或在近岸氧化環(huán)境中形成的干酪根，則貧氫和氮，而碳含量高。隨埋深的增加，干酪根的碳含量增加，密度加大，其反射率也增高。干酪根可分兩大類，即腐泥型干酪根和腐植型干酪很，它們的形成母質(zhì)不同，故其生油氣的潛力也不同。腐泥型干酪根（也稱I型干酪很）主要是由水中的浮游藻類及其它的浮游生物變化而成，其顯微組分是由具細(xì)胞結(jié)構(gòu)的藻類體和

34、由藻類體經(jīng)徹底分解而成的無定形的瀝青質(zhì)體所組成。腐泥型干酪根的1H/C比高，一般為.3.7，O/C比.1，密度低，一般.3gcm3。主要由脂類物質(zhì)組成，含氧少。經(jīng)成熟作用可形成腐泥煤，油頁巖和油源巖，是主要的生油干酪根；腐植型干酪根（也稱III型干酪很）主要是由高等植物變化而成，其顯微組分主要是由高等植物的木質(zhì)纖維組織，經(jīng)凝膠化作用和絲炭化作用變化而成，即由具細(xì)胞結(jié)構(gòu)和無結(jié)構(gòu)的鏡質(zhì)組和情質(zhì)組所組成，有時(shí)合少量的殼質(zhì)組分。腐植型干酪根的HC：低，一般1.0，OC：.2.3，密度高，一般.5gcm3。主要是由芳香烴物質(zhì)構(gòu)成，含碳高，含氫低，經(jīng)成熟作用可形成腐植煤。腐植型干酪很生油能力差，主要是生成

35、天然氣；還有一類過渡型的II型干酪根，它的母質(zhì)是由高等和低等植物混合堆積變化而成，但仍是良好的生油母質(zhì)。如果有機(jī)質(zhì)分散于沉積巖中，則稱之為干酪根。如果有機(jī)質(zhì)富集成層，則稱之為煤層。由低等植物藻類堆積形成腐泥 腐泥褐煤；由高等植物堆積形成泥炭 腐植褐煤，泥炭變成褐煤，也可生成少量的甲烷氣。干酪根的顯微組分可分為三類：鏡質(zhì)組、殼質(zhì)組和惰質(zhì)組。主要研究手段是光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡。 第二節(jié) 有機(jī)質(zhì)的深成作用及變質(zhì)作用一 深成作用階段有機(jī)質(zhì)的演化沉積巖中的分散有機(jī)質(zhì)經(jīng)過成巖作用階段，一部分形成可溶性烴類，大部份轉(zhuǎn)變成不溶的干酪根。干酪根是生成工業(yè)性油氣的母質(zhì)，深成作用階段是它向油氣轉(zhuǎn)化的主要時(shí)期。深成

36、作用階段，沉積物中的有機(jī)質(zhì)已埋至地下1千米至千米深的地方，地溫達(dá)到，壓力達(dá)到幾百個(gè)大氣壓。此時(shí)，微生物已無法生存，干酪根演化的主要因素是溫度。隨著理深的增加，在熱力作用和強(qiáng)大的壓力下，干酪根及其它有機(jī)質(zhì)發(fā)生熱解，生成石油，隨后生成濕氣和凝析氣。當(dāng)?shù)販卦跁r(shí)，干酪根受熱，一些側(cè)鏈開始脫落，尤其是長側(cè)鏈和鍵能較低的雜原子團(tuán)首先脫落，烷基和環(huán)烷基部分從干酪很中消失、駐基和碳氧基完全消失，余下的氧大部分含于醚鍵或雜環(huán)中?？扇苡袡C(jī)質(zhì)的數(shù)量增多，生成C15C40的烴類，約占總生成物的180。當(dāng)?shù)販卦鲋習(xí)r，干酪根發(fā)生強(qiáng)烈降解、短側(cè)鏈開始脫落，產(chǎn)生短鏈烴及少量甲烷，長鏈烴的CC鍵發(fā)生斷裂，C1C3烴含量相對增加

37、，而其它高碳數(shù)烴含量則相對下降，出現(xiàn)了干酪根結(jié)構(gòu)的縮聚大干裂解的趨勢。深成作用階段干酪根HC原子比大幅度降低，而OC原子比變化不大。不同類型的干酪根，變化情況有所不同，I型干酪根HC原子比變化范圍較大，從1.5 0.5；而II型干酪根：.8 0.5；III型干酪根：1.25 0.5；Ro以較快的速度從0.5 2.0。Ro：0.51.3時(shí)，干酪根生成大量的石油烴，出現(xiàn)生油高峰。Ro：1.3.0時(shí)，以生成濕氣和凝析氣為主。富集成層的有機(jī)質(zhì)，在成巖階段已變?yōu)楹置?。?dāng)埋深從幾百本變?yōu)閹浊讜r(shí)，由于溫度的升高和壓力的增大，褐煤就逐漸變?yōu)闊熋?。埋深越大，溫度越高，煙煤的煤化程度就越高，可以從長焰煤、氣煤、

38、肥煤、逐漸變?yōu)榻姑?、瘦煤。隨著煤化程度的升高，鏡質(zhì)組的反射率逐漸增強(qiáng)。二 變質(zhì)作用階段有機(jī)質(zhì)的演化變質(zhì)作用階段有機(jī)質(zhì)的演化，是發(fā)生在有機(jī)質(zhì)埋深達(dá)到較深的深度（一般在米以下），地溫相當(dāng)高（200以上），壓力很大條件下進(jìn)行的。起作用的主要因素還是溫度，主要的化學(xué)反應(yīng)是高溫?zé)崃呀?。此時(shí)大部分的長、短側(cè)鏈早已從干酪根上脫落，HC原子比一般小于.5 。鏡質(zhì)體的反射率快造增高，由2逐漸變化至以上，透光率降低，光學(xué)異性強(qiáng)。此時(shí)，生成的烴類不多，主要是釋放出少量的甲烷。有機(jī)質(zhì)已逐漸變成無煙煤，并向石墨類的物質(zhì)轉(zhuǎn)化。 第三節(jié) 有機(jī)質(zhì)演化的因素和類型一 有機(jī)質(zhì)演化的因素有機(jī)質(zhì)演化主要是受溫度的高低、經(jīng)歷時(shí)間的長短

39、以及壓力的大小決定的，但決定性的因素是溫度。（一）溫度：1930年，W·Gropp和 H·Bode就已經(jīng)研究溫度和壓力對煤變質(zhì)的影響。他們將泥炭放在密閉的容器中：1000個(gè)大氣壓，泥炭 褐煤；1800個(gè)大氣壓，<320，時(shí)間再長也沒有發(fā)生變化；超過時(shí)，具長焰煤的性質(zhì)；345時(shí)，具煙煤的性質(zhì)；500，具無煙煤的性質(zhì)。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，他們認(rèn)為溫度是煤化程度的主要因素。近代很多人研究地?zé)峒懊汉蛧鷰r中的礦物變化的資料，多數(shù)人認(rèn)為變成煙煤和無煙煤不需要那么高的溫度。前蘇聯(lián)列文斯坦認(rèn)為，形成褐煤的溫度在50左右，形成低煤階煙煤（如長焰煤、氣煤）的溫度為70，形成中煤階煙煤（如肥煤、

40、焦煤）的溫度為，形成高煤階煙煤（如瘦煤、貧煤）的溫度為C，形成半無煙煤的溫度為，形成無煙煤的溫度為220；M·Teichmudller認(rèn)為，溫度150，經(jīng)千萬年的時(shí)間可形成煙煤，經(jīng)l億年的時(shí)間可形成無煙煤。通過大量勘探資料證實(shí)，煤、石油、天然氣演化的溫度范圍基本可以對比：在50以前，有機(jī)質(zhì)未成熟，處于成巖階段，形成褐煤，生物成因氣；70，有機(jī)質(zhì)進(jìn)入低成熟階段，形成低中煤階煙煤和低成熟度石油；120，有機(jī)質(zhì)進(jìn)入成熟階段，形成中煤階煙煤和高成熟度石油；160，有機(jī)質(zhì)進(jìn)入過成熟階段，形成高煤階煙煤、凝析氣和濕氣；200以上，有機(jī)質(zhì)進(jìn)入變質(zhì)階段，形成無煙煤、干氣。如果溫度超過，有機(jī)質(zhì)向石墨化

41、的方向演變。（二）時(shí)間：俄羅斯的莫斯科煤田形成于早石炭世、至今已有億多年，但煤化程度很低，為褐煤，所以有人認(rèn)為時(shí)間對煤化程度不起作用。實(shí)際上有機(jī)質(zhì)受熱時(shí)間的長短對有機(jī)質(zhì)的演化程度起著重要的作用。煤在較高溫度作用下，時(shí)間越長，煤化程度越高。如德國某石炭紀(jì)的煤層，埋深5100M，地溫，經(jīng)歷了.7億年，煤化程度達(dá)到高煤階煙煤階段；而美國某新三紀(jì)的煤層，埋深5400M，地溫，情況相似，但經(jīng)歷的時(shí)間只有萬年，煤化程度只達(dá)到低煤階煙煤階段。又如前蘇聯(lián)、某晚白至世煤層、埋深3400M，地溫，受熱時(shí)間短、煤化程度只達(dá)到褐煤至長焰煤階段，而某中石炭世煤層，埋深M。地溫，受熱時(shí)間長達(dá)億年，煤化程度已達(dá)到中煤階煙煤

42、階段。從圖 2可以看出，溫度。時(shí)間再長也變不成煙煤；溫度60，時(shí)間長了可以變成低煤階煙煤；溫度，時(shí)間越長，煤階越高；溫度150，經(jīng)過約億年就可變成無煙煤。（三）壓力 壓力導(dǎo)致煤的物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)變化，如壓實(shí)、孔隙度變小、水分減少、密度增大，反射率增高，但難使煤起化學(xué)變化。 第二節(jié) 有機(jī)質(zhì)的深成作用及變質(zhì)作用一 深成作用階段有機(jī)質(zhì)的演化沉積巖中的分散有機(jī)質(zhì)經(jīng)過成巖作用階段，一部分形成可溶性烴類，大部份轉(zhuǎn)變成不溶的干酪根。干酪根是生成工業(yè)性油氣的母質(zhì)，深成作用階段是它向油氣轉(zhuǎn)化的主要時(shí)期。深成作用階段，沉積物中的有機(jī)質(zhì)已埋至地下千米至千米深的地方，地溫達(dá)到60，壓力達(dá)到幾百個(gè)大氣壓。此時(shí)，微生物已無

43、法生存，干酪根演化的主要因素是溫度。隨著理深的增加，在熱力作用和強(qiáng)大的壓力下，干酪根及其它有機(jī)質(zhì)發(fā)生熱解，生成石油，隨后生成濕氣和凝析氣。當(dāng)?shù)販卦跁r(shí)，干酪根受熱，一些側(cè)鏈開始脫落，尤其是長側(cè)鏈和鍵能較低的雜原子團(tuán)首先脫落，烷基和環(huán)烷基部分從干酪很中消失、駐基和碳氧基完全消失，余下的氧大部分含于醚鍵或雜環(huán)中?？扇苡袡C(jī)質(zhì)的數(shù)量增多，生成C15C40的烴類，約占總生成物的80。當(dāng)?shù)販卦鲋習(xí)r，干酪根發(fā)生強(qiáng)烈降解、短側(cè)鏈開始脫落，產(chǎn)生短鏈烴及少量甲烷，長鏈烴的CC鍵發(fā)生斷裂，C1C 3烴含量相對增加，而其它高碳數(shù)烴含量則相對下降，出現(xiàn)了干酪根結(jié)構(gòu)的縮聚大干裂解的趨勢。深成作用階段干酪根HC原子比大幅度降

44、低，而OC原子比變化不大。不同類型的干酪根，變化情況有所不同，I型干酪根HC原子比變化范圍較大，從.5 0.5；而II型干酪根：.8 0.5； III型干酪根：.25 0.5。Ro以較快的速度從0.5 2.0。Ro：.5 1.3時(shí)，干酪根生成大量的石油烴，出現(xiàn)生油高峰。Ro：.3.0時(shí)，以生成濕氣和凝析氣為主。富集成層的有機(jī)質(zhì)，在成巖階段已變?yōu)楹置骸．?dāng)埋深從幾百本變?yōu)閹浊讜r(shí)，由于溫度的升高和壓力的增大，褐煤就逐漸變?yōu)闊熋?。埋深越大，溫度越高，煙煤的煤化程度就越高，可以從長焰煤、氣煤、肥煤、逐漸變?yōu)榻姑?、瘦煤。隨著煤化程度的升高，鏡質(zhì)組的反射率逐漸增強(qiáng)。二 變質(zhì)作用階段有機(jī)質(zhì)的演化變質(zhì)作用階段

45、有機(jī)質(zhì)的演化，是發(fā)生在有機(jī)質(zhì)埋深達(dá)到較深的深度（一般在4000米以下），地溫相當(dāng)高（以上），壓力很大條件下進(jìn)行的。起作用的主要因素還是溫度，主要的化學(xué)反應(yīng)是高溫?zé)崃呀?。此時(shí)大部分的長、短側(cè)鏈早已從干酪根上脫落，HC原子比一般小于.5 。鏡質(zhì)體的反射率快造增高，由2逐漸變化至以上，透光率降低，光學(xué)異性強(qiáng)。此時(shí)，生成的烴類不多，主要是釋放出少量的甲烷。有機(jī)質(zhì)已逐漸變成無煙煤，并向石墨類的物質(zhì)轉(zhuǎn)化。第三節(jié) 有機(jī)質(zhì)演化的因素和類型一 有機(jī)質(zhì)演化的因素有機(jī)質(zhì)演化主要是受溫度的高低、經(jīng)歷時(shí)間的長短以及壓力的大小決定的，但決定性的因素是溫度。（一）溫度：1930年，W·Gropp和 H·

46、Bode就已經(jīng)研究溫度和壓力對煤變質(zhì)的影響。他們將泥炭放在密閉的容器中：1000個(gè)大氣壓，泥炭 褐煤；1800個(gè)大氣壓，<320，時(shí)間再長也沒有發(fā)生變化；超過時(shí)，具長焰煤的性質(zhì)；345時(shí)，具煙煤的性質(zhì)；500，具無煙煤的性質(zhì)。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，他們認(rèn)為溫度是煤化程度的主要因素。近代很多人研究地?zé)峒懊汉蛧鷰r中的礦物變化的資料，多數(shù)人認(rèn)為變成煙煤和無煙煤不需要那么高的溫度。前蘇聯(lián)列文斯坦認(rèn)為，形成褐煤的溫度在50左右，形成低煤階煙煤（如長焰煤、氣煤）的溫度為70，形成中煤階煙煤（如肥煤、焦煤）的溫度為120，形成高煤階煙煤（如瘦煤、貧煤）的溫度為150，形成半無煙煤 的溫度為200，形成無煙煤的

47、溫度為220；M·Teichmudller認(rèn)為，溫度150，經(jīng)2千萬年的時(shí)間可形成煙煤，經(jīng)l億年的時(shí)間可形成無煙煤。通過大量勘探資料證實(shí)，煤、石油、天然氣演化的溫度范圍基本可以對比：在以前，有機(jī)質(zhì)未成熟，處于成巖階段，形成褐煤，生物成因氣；70，有機(jī)質(zhì)進(jìn)入低成熟階段，形成低中煤階煙煤和低成熟度石油；120，有機(jī)質(zhì)進(jìn)入成熟階段，形成中煤階煙煤和高成熟度石油；160，有機(jī)質(zhì)進(jìn)入過成熟階段，形成高煤階煙煤、凝析氣和濕氣；200以上，有機(jī)質(zhì)進(jìn)入變質(zhì)階段，形成無煙煤、干氣。如果溫度超過300，有機(jī)質(zhì)向石墨化的方向演變。（二）時(shí)間：俄羅斯的莫斯科煤田形成于早石炭世、至今已有3億多年，但煤化程度很

48、低，為褐煤，所以有人認(rèn)為時(shí)間對煤化程度不起作用。實(shí)際上有機(jī)質(zhì)受熱時(shí)間的長短對有機(jī)質(zhì)的演化程度起著重要的作用。煤在較高溫度作用下，時(shí)間越長，煤化程度越高。如德國某石炭紀(jì)的煤層，埋深5100M，地溫，經(jīng)歷了.7億年，煤化程度達(dá)到高煤階煙煤階段；而美國某新三紀(jì)的煤層，埋深M，地溫，情況相似，但經(jīng)歷的時(shí)間只有1600萬年，煤化程度只達(dá)到低煤階煙煤階段。又如前蘇聯(lián)、某晚白至世煤層、埋深3400M，地溫，受熱時(shí)間短、煤化程度只達(dá)到褐煤至長焰煤階段，而某中石炭世煤層，埋深M。地溫，受熱時(shí)間長達(dá)億年，煤化程度已達(dá)到中煤階煙煤階段。從圖 2可以看出，溫度。時(shí)間再長也變不成煙煤；溫度60，時(shí)間長了可以變成低煤階煙

49、煤；溫度，時(shí)間越長，煤階越高；溫度150，經(jīng)過約億年就可變成無煙煤。（三）壓力壓力導(dǎo)致煤的物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)變化，如壓實(shí)、孔隙度變小、水分減少、密度增大，反射率增高，但難使煤起化學(xué)變化。 二 有機(jī)質(zhì)演化的類型根據(jù)有機(jī)質(zhì)的熱源及其作用方式，有機(jī)質(zhì)演化的類型基本上可分為四種：（一）有機(jī)質(zhì)的深成熱演化作用有機(jī)質(zhì)的深成熱演化的熱源系正常地溫狀態(tài)下，有機(jī)質(zhì)隨沉降深度的加大、地溫的增高和受熱時(shí)間的持續(xù)二增強(qiáng)。其熱演化符合“希爾特定律”。作用特點(diǎn)：1）煤的煤化程度隨埋深逐漸加深；）煤階在水平方向上也有分帶現(xiàn)象，變質(zhì)帶較寬。（二）區(qū)域巖漿熱演化作用指在區(qū)域范圍內(nèi)有強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)，巖漿分布面積大，巖漿及其攜帶的氣液

50、的熱量使地溫場的溫度升高，形成地?zé)岙惓?，引起有機(jī)質(zhì)的熱演化作用。其特點(diǎn)：）變質(zhì)帶的大小、面積與巖漿侵入體的規(guī)模、形狀、產(chǎn)狀、侵入次數(shù)、侵入深度有關(guān)。2）變質(zhì)帶梯度：0.20.6%Ro/Hm，各地不同；）煤的顯微結(jié)構(gòu)夜有變化，鏡質(zhì)組含有氣孔；4）圍巖蝕變；）重磁異常，由于隱伏巖漿巖存在，會(huì)出現(xiàn)正航磁異常。（三）有機(jī)質(zhì)的巖漿巖接觸熱演化作用巖漿直接接觸或侵入煤層導(dǎo)致。特點(diǎn)：）造成煤層嚴(yán)重破壞，煤層為吞蝕、改造、變形或被巖漿巖穿插；2）接觸變質(zhì)帶煤階變化大，）煤出現(xiàn)熱變組分和熱變結(jié)構(gòu)；4）煤的化學(xué)組分出現(xiàn)重大改變；）常有圍巖蝕變現(xiàn)象。對分散有機(jī)質(zhì)而言，一般侵入體的作用時(shí)間只有103105年，有效作

51、用半徑是侵入體的13倍（楊文寬，1982，）。（四）有機(jī)質(zhì)的熱液熱水演化作用 來自地殼深部的巖漿分異的熱液以及高熱承壓水引起地?zé)岙惓＃袡C(jī)質(zhì)發(fā)生熱演化。 煤層的形成和變化煤層的形成和煤層的特征（一）煤層的形成1：成煤的必要條件：古植物古氣候古地理古構(gòu)造。2：沉積盆地的沉充填的三種補(bǔ)償關(guān)系：過度補(bǔ)償均衡補(bǔ)償不足補(bǔ)償（或?yàn)椋呵费a(bǔ)償） 例：撫順第三紀(jì)煤盆地：主煤層平均厚50m，最厚m； 內(nèi)蒙古勝利晚中生代：m；. （二）煤層的結(jié)構(gòu)與頂?shù)装?1：煤層結(jié)構(gòu) 簡單結(jié)構(gòu) 復(fù)雜結(jié)構(gòu) 2：煤層頂?shù)装?頂板：偽頂，直接頂，老頂 底板：直接底，老底 3：煤層中的結(jié)核、包體和化石二、煤層厚度、煤層厚度、形態(tài)變化及其控制因素 （一）煤層厚度 總厚度 可采厚度 有益厚度 最底可采厚度 （二）煤層厚度、形態(tài)變化及其控制因素 1：泥炭沼澤基底不