煤化作用及煤變質(zhì)作用類型

煤化作用及煤變質(zhì)作用類型第1頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/122煤化作用的階段與特征煤化作用的影響因素煤的變質(zhì)作用類型第三章煤化作用及煤變質(zhì)作用類型第2頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/123

煤的成巖作用與變質(zhì)作用煤化作用的特點第一節(jié)煤化作用的階段與特征第3頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/124一、煤的成巖作用與變質(zhì)作用煤的成巖與變質(zhì)作用的分界:

一般認(rèn)為，由于亮褐煤(中國的老褐煤、美國的亞煙煤)已出現(xiàn)鏡煤，具有強烈的鏡煤化作用，并且具有微弱的光澤。因此，變質(zhì)作用開始于亮褐煤的形成。

具有了光澤就進(jìn)入了變質(zhì)作用階段。第4頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/125一、煤的成巖作用與變質(zhì)作用1、煤的成巖作用（1）成巖作用概念由泥炭經(jīng)過物理化學(xué)作用形成年青褐煤的過程，為煤的成巖作用。

泥炭→年青褐煤（不具光澤）第5頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/126一、煤的成巖作用與變質(zhì)作用（2）成巖作用機制泥炭形成后，由于盆地的沉降，在上覆沉積物的覆蓋下被埋藏于地下:①壓實、脫水、增碳;②游離纖維素消失;③凝膠化組分逐漸固結(jié);④具有了微弱的反射力。這一轉(zhuǎn)變所歷經(jīng)的作用稱為煤的成巖作用。據(jù)stach認(rèn)為，這種作用大致發(fā)生于地下200～400m的淺層。第6頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/127一、煤的成巖作用與變質(zhì)作用（3）成巖作用特點1）成巖作用的化學(xué)作用結(jié)果①泥炭內(nèi)的腐植酸、腐植質(zhì)分子側(cè)鏈上的親水官能團，以及環(huán)氧數(shù)目不斷地減少，形成各種揮發(fā)性產(chǎn)物;②碳含量增加，氧和水分含量減少—脫水。碳元素(C)主要集中于稠環(huán)中。稠環(huán)的結(jié)合力強，具較大的穩(wěn)定性。第7頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/128一、煤的成巖作用與變質(zhì)作用（3）成巖作用特點2）煤的物理煤化作用主要反映在發(fā)生了物理膠體反應(yīng)，即成巖凝膠化作用，從而使未分解或未完全分解的木質(zhì)纖維組織，不斷轉(zhuǎn)變?yōu)楦菜帷⒏操|(zhì)，使已經(jīng)形成的腐植酸、腐植質(zhì)變?yōu)楹谏哂形⑷豕鉂傻哪z化組分。成巖作用中，絲炭化組分和穩(wěn)定組分也發(fā)生變化。第8頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/129一、煤的成巖作用與變質(zhì)作用2、煤的變質(zhì)作用（1）煤變質(zhì)作用概念

年青褐煤，在較高的溫度、壓力及較長地質(zhì)時間等因素的作用下，進(jìn)一步發(fā)生物理化學(xué)變化，變成老褐煤(亮褐煤)、煙煤、無煙煤、變無煙煤的過程。第9頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1210一、煤的成巖作用與變質(zhì)作用（2）煤變質(zhì)作用特點①腐植物質(zhì)進(jìn)一步聚合，腐植酸進(jìn)一步減少，使腐植物質(zhì)由酸性變?yōu)橹行?，出現(xiàn)了更多的腐植復(fù)合物;②失去大量的含氧官能團(如羧基—COOH和甲氧基—OCH3)。③結(jié)束成巖凝膠化作用，形成凝膠化組分(煤巖);④植物殘體已不存在，穩(wěn)定組分發(fā)生瀝青化作用。第10頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1211二、煤化作用特點1、增碳化趨勢

隨著煤化程度的增加，煤中揮發(fā)物減少，碳含量增加。即由泥炭階段含有C、H、O、N、S五種主要元素，演變到無煙煤階段基本上只含碳一種元素。因此，煤化作用，又稱作異種元素的排出過程。第11頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1212二、煤化作用特點2、結(jié)構(gòu)單一化趨勢

隨著煤化程度的增加，即由泥炭階段含多種官能團的結(jié)構(gòu)，逐漸演變到無煙煤階段只含縮合芳核的結(jié)構(gòu)，最后演變?yōu)槭Y(jié)構(gòu)。第12頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一

煤化作用過程實際上是依序排除不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的過程。即逐漸保存穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。二、煤化作用特點2、結(jié)構(gòu)單一化趨勢2023/4/1213第13頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一二、煤化作用特點3、結(jié)構(gòu)致密化和定向排列的趨勢第14頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一低煤級分子結(jié)構(gòu)高煤級分子結(jié)構(gòu)①煤的有機分子側(cè)鏈由長變短，數(shù)目變少；②腐植復(fù)合物的稠核芳香系統(tǒng)不斷增大，逐漸趨于緊密；③分子量加大，縮合度提高；④分子排列逐漸規(guī)則化，從混雜排列到層狀有序排列，反光性能增強。

3、結(jié)構(gòu)致密化和定向排列的趨勢2023/4/1215第15頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一4、隨著煤化作用進(jìn)程,煤顯微組分性質(zhì)呈現(xiàn)為均一性趨勢。在煤化作用的低級階段，煤顯微組分的光性和化學(xué)組成結(jié)構(gòu)差異顯著，但隨著煤化作用的進(jìn)行，這些差異趨于一致，變得愈來愈不易區(qū)分。高變質(zhì)煤的煤巖組分不易識別。二、煤化作用特點2023/4/1216第16頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一二、煤化作用特點5、煤化作用是一種不可逆的反應(yīng)煤化作用只有由淺而深、或者被終止，不可能發(fā)生由深變質(zhì)的煤轉(zhuǎn)變?yōu)闇\變質(zhì)的煤，不可逆轉(zhuǎn)性。煤化作用不是簡單的化學(xué)反應(yīng)。煤化作用能否形成連續(xù)的系列演化過程，決定于具體地質(zhì)條件。例如，含煤盆地由沉降轉(zhuǎn)變?yōu)樘?，這就會導(dǎo)致煤化作用的終止；如果后來由于巖漿作用的加劇，或盆地再度沉降，那么煤化作用還可能再次進(jìn)行下去。

2023/4/1217第17頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一二、煤化作用特點6、煤化作用的發(fā)展是非線性的，表現(xiàn)為煤化作用的躍變，簡稱煤化躍變。

煤的各種物理、化學(xué)性質(zhì)的變化，在煤化進(jìn)程中，快、慢、多、少是不均衡的。

煤化過程中鏡質(zhì)組反射率的增高是跳躍式的，發(fā)生了4次躍變。2023/4/1218第18頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一4次煤化作用躍變：亮褐煤→長焰煤→氣煤→肥煤→焦煤→瘦煤→貧煤→無煙煤→變無煙煤褐煤

Ⅰ

煙煤

Ⅱ

Ⅲ

無煙煤Ⅳ

（1）第一次躍變（Ⅰ）：發(fā)生在長焰煤開始階段

(Cdaf=75％～80％，Vdaf＝43％，鏡質(zhì)體反射率Romax＝0.6％)，與石油開始形成階段相當(dāng)。即與生油階段相當(dāng)。二、煤化作用特點2023/4/1219第19頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一二、煤化作用特點特點是：發(fā)生瀝青化作用，生成瀝青質(zhì)。

瀝青化作用是指殼質(zhì)組(包括藻類體)和鏡質(zhì)組在煤化過程中形成瀝青質(zhì)，即石油型烴類的一種作用。這種作用起始于硬褐煤階段(Rom為0.5％)，持續(xù)到早期肥煤階段(Rom=1.2％)。

隨煤化程度的提高，各種含氧官能團逐漸脫落，在Rom＝0.6％以前主要析出CO2和H2O；當(dāng)煤化作用達(dá)到Rom＝0.5％～0.6％階段，芳香核稠環(huán)上開始①脫落脂肪族和脂肪族官能團和側(cè)鏈，②形成以甲烷為主的揮發(fā)物，于是開始了生成瀝青質(zhì)的瀝青化作用。2023/4/1220第20頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一二、煤化作用特點（2）第二次煤化躍變（Ⅱ）出現(xiàn)在肥煤到焦煤階段

Cdaf＝87％，Vdaf＝29％，Romax＝1.3％。鏡質(zhì)體反射率Romax＝1.3％。第二次煤化躍變（Ⅱ）特點：①煤中甲烷的大量逸出，釋放出大量的氫。富氫的側(cè)鏈和鍵的大量縮短及減少；②煤的比重下降到最小值；③煤的顯微孔隙度逐漸縮小，水分減少。到焦煤階段(Cdaf=89％，Vdaf≈20％，Romax≈1.7％)腐植凝膠基本上完成了脫水作用，水分和孔隙度都達(dá)到了最低值；2023/4/1221第21頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一二、煤化作用特點第二次煤化躍變（Ⅱ）特點：④發(fā)熱量則升高到最大值(這是和鏡質(zhì)組的硬度、密度的最小值，以及煉焦時可塑性最大值相一致)；⑤焦煤階段，由于化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，水分含量（主要是內(nèi)在水分）又有所回升；⑥煤的物理、工藝性質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)折：耐磨性、焦化流動性、粘結(jié)性、內(nèi)生裂隙數(shù)目等都達(dá)到極大值，內(nèi)面積、濕潤熱等達(dá)到最小值。稱為煤化作用轉(zhuǎn)折。2023/4/1222第22頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一二、煤化作用特點第二次煤化躍變（Ⅱ）特點：⑦第二次躍變的結(jié)果--煤化臺階：殼質(zhì)組與鏡質(zhì)組在顏色、突起、反射率等的差異愈加變小。因此，殼質(zhì)組從Vdaf=29％～22％這一階段的明顯變化又稱為煤化臺階。⑧生油→生氣：本階段與油氣形成的深成階段后期(即熱裂解氣開始形成階段)相當(dāng)，石油烴轉(zhuǎn)化為氣體烴，因此它對應(yīng)于石油的“死亡線”。

2023/4/1223第23頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一二、煤化作用特點（3）第三次躍變（Ⅲ）發(fā)生于煙煤變?yōu)闊o煙煤階段

Cdaf=91％，Vdaf＝8％，Romax＝2.5％。煤化作用的第三次躍變以后，就是有人稱為無煙煤化作用和半石墨化作用的階段，代表了煤化作用的最終階段，其產(chǎn)物是無煙煤和變無煙煤的形成。2023/4/1224第24頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一二、煤化作用特點（4）第四次躍變?yōu)闊o煙煤與變無煙煤分界

Cdaf＝93.5％，Hdaf=2.5％，Vdaf＝4.0％，鏡質(zhì)體反射率Rmax＝4％，Rmin＝3.5％。

已經(jīng)不屬于煤化作用階段。2023/4/1225第25頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一二、煤化作用特點第四次躍變特點是：①在化學(xué)煤化作用方面，主要表現(xiàn)為氫含量與氫碳原子比的急劇下降。碳含量隨埋藏深度的增加也明顯地增大。②硬度增大、光澤增強，到變無煙煤時幾乎呈金屬光澤，宏觀上微層理已不明顯。2023/4/1226第26頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一二、煤化作用特點無煙煤階段鏡質(zhì)組反射率隨著煤化作用進(jìn)一步增高，進(jìn)入變無煙煤以后，由于最小反射率（Rmax為6％時）迅速減小，雙反射率而急劇加大。圖3-4以氫含量和鏡質(zhì)組反射率（Rmax、Rm和Rmin）為基礎(chǔ)，介于煙煤和石墨階段之間的煤級的增高2023/4/1227第27頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一二、煤化作用特點隨深度增加煤化作用程度加深，并由此帶來的鏡質(zhì)組反射率的變化。圖3-5原聯(lián)幫德國北部閔斯特蘭1號鉆孔中的鏡質(zhì)組反射率（Rmax，Rmin和Rm）隨深度而增加2023/4/1228第28頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1229第二節(jié)煤化作用的影響因素

溫度、壓力和時間是促使煤變化的重要因素，其中溫度是煤化作用的主要因素。第29頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1230一、溫度1930年Gropp和Bode曾將泥炭或低煤化褐煤置于密閉的容器內(nèi)，在1000個大氣壓的條件下逐漸加熱，在相當(dāng)長的時間內(nèi)試樣并無變化；但當(dāng)溫度高過200℃時，試祥開始變化，最終轉(zhuǎn)變?yōu)槊夯^深的褐煤。兩年后再度進(jìn)行試驗，在1800個大氣壓，溫度低于320℃的條件下，雖然時間持續(xù)很久也不能使褐煤進(jìn)一步變化，但當(dāng)溫度升到320℃時，褐煤就轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂虚L焰煤的特點，當(dāng)溫度升高到346℃時，所得的產(chǎn)物就具有典型煙煤的性質(zhì)。溫度再進(jìn)一步增高到500℃時，產(chǎn)物則具有無煙煤的特性。

Gropp和Bode的試驗不僅說明溫度和壓力是煤化的因素，而且還進(jìn)一步證明了與壓力相比，溫度是更重要的因素。第30頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1231

溫度對于在成煤過程中的化學(xué)反應(yīng)有決定性的作用。隨著地層加深，地溫升高，煤的變質(zhì)程度就逐漸加深。高溫作用的時間愈長，煤的變質(zhì)程度愈高，反之亦然。在溫度和時間的同時作用下，煤的變質(zhì)過程基本上是化學(xué)變化過程。在其變化過程中所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是多種多樣的，包括脫水、脫羧、脫甲烷、脫氧和縮聚等。一、溫度第31頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1232

但是受熱持續(xù)時間和不同古地?zé)崾返挠绊?，特定的煤化程度與精確的最大溫度之間的關(guān)系較難確定。前蘇聯(lián)學(xué)者提出，受熱50Ma，頓巴斯煤田的受熱溫度與煤化程度的關(guān)系：溫度/℃Rm/％溫度/℃Rm/％65901100.500.650.851301401701.151.532.00一、溫度第32頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1233溫度的影響因素：（1）當(dāng)?shù)氐拇蟮責(zé)崃骷肮诺販靥荻龋号璧氐販貓?；?）地球深部巖漿活動，巖漿熱的疊加狀況；（3）構(gòu)造熱流場；（4）放射性物質(zhì)產(chǎn)生的熱；（5）下伏和共生巖石的導(dǎo)熱性能等。一、溫度第33頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1234二、時間

溫度和壓力持續(xù)作用于煤的時間長短，也是影響煤化作用的重要因素。在相同的溫度條件下，受熱時間越長，煤的變質(zhì)程度越高；長時間的低溫作用（大于60℃）也能起到短時間的高溫作用的效果。第34頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1235二、時間煤化程度與溫度和受熱時間的關(guān)系

1—5×106a；2—10×106a；3—20×106a

（據(jù)Karweil，1956）第35頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1236三、壓力壓力的雙重特點

在不同壓力下的煤化實驗更加確認(rèn)了靜壓力對化學(xué)煤化作用起著抑制作用。壓力因素雖阻礙化學(xué)反應(yīng)，但卻引起煤的物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。在煤化作用中，起決定作用的是化學(xué)煤化作用，而不是物理煤化作用。第36頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1237三、壓力壓力的雙重特點①在構(gòu)造壓應(yīng)力作用下，剪切與拉伸能使芳香族單元層沿石墨形成的方向更加排列有序，這在半石墨化、石墨化階段表現(xiàn)的更為明顯。②靜壓力使煤的孔隙率和水分降低、比重增加，還促使芳香族稠環(huán)平行于層面作有規(guī)則的排列。③構(gòu)造應(yīng)力影響到反射率值及鏡質(zhì)組的各向異性，其光性也發(fā)生變化。第37頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1238

根據(jù)引起煤變質(zhì)的熱源及其作用方式和變質(zhì)特征，可將煤變質(zhì)作用劃分為三種類型：

第三節(jié)煤的變質(zhì)作用類型深成變質(zhì)作用巖漿變質(zhì)作用動力變質(zhì)作用區(qū)域巖漿熱力變質(zhì)作用接觸變質(zhì)作用第38頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1239深成變質(zhì)作用概念：

是指煤在地面下較深處受到地?zé)岷蜕细矌r系靜壓力作用所引起的變質(zhì)作用。因其對煤的影響最廣泛，也稱為“區(qū)域變質(zhì)作用”。

又因深成變質(zhì)作用主要是由地?zé)嵋?，故又稱為“地?zé)嶙冑|(zhì)作用”。但作為深成變質(zhì)熱源的地?zé)幔诘貧じ魈幨遣煌?。一、深成變質(zhì)作用第39頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1240（一）深成變質(zhì)的熱源及地溫影響因素

地?zé)醽碓从冢?/p>

原始地球殘余熱

化學(xué)反應(yīng)熱

潮汐磨擦熱

放射性元素蛻變熱

重物質(zhì)位移熱一、深成變質(zhì)作用第40頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1241（一）深成變質(zhì)的熱源及地溫影響因素一、深成變質(zhì)作用地溫的影響因素：熱源不同；大地構(gòu)造特征；構(gòu)造斷裂強度；巖石導(dǎo)熱性;地下深處巖漿巖性質(zhì)和活動特征;地下水活動特征等第41頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1242（一）深成變質(zhì)的熱源及地溫影響因素一、深成變質(zhì)作用地表下恒溫帶的溫度和恒溫帶的深度在各地不同第42頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1243（一）深成變質(zhì)的熱源及地溫影響因素一、深成變質(zhì)作用地殼上的地?zé)岬葴孛娌皇撬降?，反映了世界各地的地溫梯度也是不同的。?3頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1244（一）深成變質(zhì)的熱源及地溫影響因素地溫梯度的差異，從而必然導(dǎo)致各地煤變質(zhì)梯度的差異。

煤的變質(zhì)梯度：是指煤在地殼恒溫層之下每加深100米煤變質(zhì)程度增高的程度。煤的變質(zhì)梯度常以煤中可燃基揮發(fā)分減少的數(shù)值（△Vdaf）表示，亦稱揮發(fā)分梯度；或以鏡質(zhì)組的反射率增高的數(shù)值表示（△Rmax）表示，稱為反射率梯度。一、深成變質(zhì)作用第44頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1245（一）深成變質(zhì)的熱源及地溫影響因素一、深成變質(zhì)作用

不同煤田地溫梯度不同，揮發(fā)分梯度也不一樣。如山西陽泉、大同煤田的揮發(fā)分梯度為1.4%~3.3%，豫西煤田揮發(fā)分梯度為2%~3%，魯中煤田為4%等。第45頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1246一、深成變質(zhì)作用不同位置煤層在同一深度，即使同一煤田，其煤的變質(zhì)程度也是有差別；在地質(zhì)歷史時期，同一地點的地溫梯度也不會是一成不變的。第46頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1247（二）深成變質(zhì)的特點

1、希爾特定律地?zé)崾怯傻乇硐虻叵律钐幹饾u增高的，因而在深成變質(zhì)過程中，煤的變質(zhì)程度也是沿煤系垂直剖面由淺處向深處逐漸增高的。德國學(xué)者希爾特在研究德國、法國、英國諸煤田煤質(zhì)變化的基礎(chǔ)上，提出：在地層大體水平的條件下，煤的揮發(fā)分每百米降低約2.3%，即煤的變質(zhì)程度隨埋藏深度的加深而增高——希爾特定律。一、深成變質(zhì)作用第47頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1248

希爾特定律是普遍存在的，但由于局部火成巖的侵入、構(gòu)造變動、煤的成因類型或煤巖類型等因素的影響，也會使煤質(zhì)發(fā)生異常變化。如徐州晚古生代煤田的Vdaf值隨深度加深而增高，這是因為下部太原組4號煤為腐泥煤，含藻類體達(dá)70%，故使Vdaf值比其上部的煤還高。徐州煤田煤的揮發(fā)分隨深度加深而增高煤系煤層VdafY/mm上石盒子組山西組太原組2號3號4號38.6437.8343.98111428一、深成變質(zhì)作用第48頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1249一、深成變質(zhì)作用希爾特定律√√希爾特定律是普遍存在第49頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1250（二）深成變質(zhì)的特點

2、煤變質(zhì)的分帶性

一、深成變質(zhì)作用

(1)垂直分帶—原始分帶在煤的深成變質(zhì)過程中，由于煤系下部煤層或煤組受到大于上部的溫度及壓力，因而變質(zhì)程度高低不同。這種煤質(zhì)隨沉降深度呈現(xiàn)規(guī)律性的變化，即為煤質(zhì)的垂直分帶。第50頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1251（二）深成變質(zhì)的特點

2、煤變質(zhì)的分帶性

一、深成變質(zhì)作用

（2）垂直分帶的影響因素煤質(zhì)垂直分帶的明顯程度與分帶的寬窄，主要決定于煤的變質(zhì)梯度，變質(zhì)梯度的大小又取決于地?zé)崽荻群兔罕旧淼奶卣?。①煤的變質(zhì)梯度與帶的關(guān)系。②受熱時間與帶的關(guān)系。③不同變質(zhì)程度的煤，其揮發(fā)分梯度各異。第51頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1252一、深成變質(zhì)作用①梯度與帶的關(guān)系：地?zé)崽荻却蟆鷵]發(fā)分梯度和變質(zhì)梯度也大→引起相同煤質(zhì)變化所需要的沉降深度也就愈小→煤質(zhì)的垂直分帶就窄。

（2）垂直分帶的影響因素第52頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1253一、深成變質(zhì)作用（2）垂直分帶的影響因素②受熱時間與帶的關(guān)系：受熱時間的延長會使煤質(zhì)變化所需的深度變的更小，煤質(zhì)垂直分帶則更窄。第53頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一③不同變質(zhì)程度的煤，其揮發(fā)分梯度各異。中變質(zhì)煤的變質(zhì)梯度最大，因此中變質(zhì)程度煤的分帶現(xiàn)象明顯，變質(zhì)帶厚度一般較小，這也是焦煤分布一般不如低和高變質(zhì)煤廣泛的原因之一。一、深成變質(zhì)作用第54頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一（3）水平分帶—垂直分帶的表現(xiàn)煤變質(zhì)的水平分帶是垂直分帶性的一種表現(xiàn)，由于地殼構(gòu)造運動的影響，同一煤田內(nèi)同一煤層或煤組在形成和形變過程中沉降深度不同，這就表現(xiàn)在煤系本身厚度變化和煤系上覆巖系厚度變化的不相同。

因此，使同一煤層或煤組所經(jīng)受的變質(zhì)程度不同，反映在平面上就構(gòu)成煤質(zhì)的水平帶狀分布特征。一、深成變質(zhì)作用第55頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1256煤質(zhì)分帶示意圖第56頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1257德國魯爾煤田石炭紀(jì)煤系厚度約5000m，揮發(fā)份隨深度而遞減，大致是每100m降低2.3%，在垂直剖面可以劃分四個帶。一、深成變質(zhì)作用第57頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1258一、深成變質(zhì)作用3、深成變質(zhì)作用與上覆巖系厚度①煤系與上覆巖系為連續(xù)沉積或有小的間斷--上覆巖系厚度與煤系本身的沉降有關(guān)，對煤的深成變質(zhì)有較大影響；②如果上覆巖系與煤系之間存在長期間斷，甚至經(jīng)歷了不同的構(gòu)造運動，必須對其剝蝕的上覆巖系厚度做專門研究。第58頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1259一、深成變質(zhì)作用4、深成變質(zhì)作用與煤層賦存深度的關(guān)系

煤層現(xiàn)今賦存的深度對煤的變質(zhì)也有影響。在含煤巖系發(fā)生構(gòu)造變動之后，由于后期形變造成了更大埋藏深度，在這種條件下由于溫度、壓力和時間因素的影響，仍然可使煤的變質(zhì)程度累積加深。盡管經(jīng)受的溫度低于構(gòu)造變形之前(不低于50℃)，但由于經(jīng)歷足夠長的時間，煤的變質(zhì)仍會繼續(xù)加深。如開平向斜軸部煤（焦煤）的變質(zhì)程度高于兩翼（肥煤和氣煤）。

第59頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1260一、深成變質(zhì)作用因而，形成了等變質(zhì)面與煤巖層面呈一定交角的狀況。兩者交角愈大，反映構(gòu)造形變后煤層賦存深度對煤變質(zhì)的影響愈大。根據(jù)等變質(zhì)面與煤巖層面的關(guān)系，可以說明煤化作用發(fā)生的時間、強弱與構(gòu)造形變（褶皺形變）的關(guān)系。

第60頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1261二、巖漿變質(zhì)作用

由于巖漿熱、揮發(fā)分氣體和壓力的影響，使煤發(fā)生了變質(zhì)作用。形成條件：巖漿的侵入、穿過或靠近煤層或煤系。

根據(jù)侵入巖體的大小和侵人部位，以及侵入巖體與煤層的直接接觸或間接影響，將此變質(zhì)作用進(jìn)一步劃分為兩種類型：一種是與淺成侵入巖有關(guān)的接觸變質(zhì)作用；另一種是與地下龐大的深成侵人體有關(guān)的區(qū)域巖漿熱力變質(zhì)作用。第61頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1262（一）區(qū)域巖漿熱力變質(zhì)作用

這種變質(zhì)作用又稱區(qū)域熱力變質(zhì)作用或遠(yuǎn)程巖漿變質(zhì)作用等。區(qū)域巖漿熱力變質(zhì)作用有以下主要特征：1、由于變質(zhì)作用是在區(qū)域地?zé)釄錾席B加了巖漿熱，故地區(qū)的地?zé)釡囟容^高，地?zé)崽荻容^大，煤變質(zhì)的垂直分帶明顯，變質(zhì)帶厚度及平面寬度都較小。2、這種變質(zhì)作用所產(chǎn)生的變質(zhì)帶，在平面上的展布特征與煤系和上覆巖系等厚線的展布無關(guān)，而與深成巖體分布有一定關(guān)系。3、煤的變質(zhì)程度決定于巖體大小，以及與巖體距離的遠(yuǎn)近。距巖體近的煤變質(zhì)程度高，并常有熱液礦化現(xiàn)象，遠(yuǎn)離巖體則變質(zhì)程度較低。二、巖漿變質(zhì)作用第62頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1263（一）區(qū)域巖漿熱力變質(zhì)作用

二、巖漿變質(zhì)作用區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用的標(biāo)志：在這種區(qū)域熱力變質(zhì)過程中，由于巖漿熱液作用，無煙煤帶的圍巖往往發(fā)生蝕變，如硅化、葉蠟石化、絹云母化、碳酸鹽化、綠泥石化、黃鐵礦化作用等，且石英砂巖變?yōu)槭r，灰?guī)r變質(zhì)為結(jié)晶灰?guī)r或大理巖，泥質(zhì)巖變質(zhì)為板巖。

特別是熱液石英脈的發(fā)育，是區(qū)域巖漿熱變質(zhì)作用的標(biāo)志之一。第63頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1264（二）接觸變質(zhì)作用

接觸變質(zhì)作用：是指各種巖床、巖墻、巖脈等淺成巖體侵入或接近煤層，這些侵入體的熱能使煤層達(dá)1000℃以上。這種熱影響多是局部的、多變的，地質(zhì)時間是短暫的。二、巖漿變質(zhì)作用第64頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1265（二）接觸變質(zhì)作用

1、接觸變質(zhì)作用的特征：

1）在侵入體與煤層接觸帶附近，煤層受熱溫度和增溫速率高，但延續(xù)時間短，受熱均勻性差。鄰近侵入體附近，往往有不規(guī)則的天然焦帶。二、巖漿變質(zhì)作用第65頁，共71頁，2023年，2月20日，星期一2023/4/1266（二）接觸變質(zhì)作用

1、接觸變質(zhì)作用的特征：2）經(jīng)接觸變質(zhì)作用的煤，顏色變淺，密度增大，灰分增高，揮發(fā)分和發(fā)熱量降低，粘結(jié)性消失，愈近巖體愈明顯。在接觸變質(zhì)過程中，由于氧含量迅速減少，碳含量增加得慢，所以與正常煤相比、這種煤的揮發(fā)分、發(fā)熱量均偏低。此外，由于