
【建】 coal formation
coal
【化】 coal
【醫】 anthraco-
go; leave; of; somebody; something; this
【計】 generating; spanning
【醫】 production
煤炭生成(Coal Formation)是指古代植物遺體在地質演化過程中經過生物化學和物理化學作用逐步轉化為固态可燃有機岩的過程。該過程跨越數千萬至三億年,主要發生在石炭紀、二疊紀和侏羅紀等地質時期。
核心階段解析:
泥炭化階段
植物殘體在沼澤缺氧環境中經微生物分解,纖維素和木質素等有機物逐漸轉化為泥炭。該過程需水體滞留、酸性環境及低溫條件,對應英文術語為"peatification"(美國地質調查局,2023)。
成岩作用
泥炭層在地殼沉降中被沉積物覆蓋,承受溫度(35-60℃)和壓力(10-20MPa)作用,脫水脫羧形成褐煤(lignite)。中國煤炭地質總局研究顯示,每百米埋深可使煤階提升一個等級(《中國煤田地質學》,2021)。
變質作用
隨着構造運動加劇,褐煤在150-200℃高溫和200-300MPa高壓下發生芳構化反應,依次形成煙煤(bituminous coal)和無煙煤(anthracite)。該階段碳含量從60%提升至95%以上(國際能源署煤炭研究報告,2022)。
控制要素:
煤的生成是一個曆經數億年的地質演化過程,其核心是古代植物遺體的轉化。以下是煤形成的主要階段及關鍵因素的綜合解釋:
1. 植物殘體堆積階段 植物(如沼澤中的蕨類、石松類等)死亡後,遺體在濕潤缺氧環境中(如沼澤、湖泊)逐漸堆積,形成泥炭層。這一過程需避免完全分解,通常需要快速掩埋以防止氧化。
2. 泥炭化作用(生物化學階段) 在微生物作用下,植物中的纖維素、木質素等有機質部分分解,生成腐植酸等物質,最終形成泥炭。此階段持續時間約數千年,溫度和pH值影響分解速率。
3. 煤化作用(物理化學階段) •成岩作用:泥炭被沉積物覆蓋後,在壓力作用下脫水、壓實,逐漸形成褐煤(碳含量約60-70%)。 •變質作用:隨着地殼運動,褐煤在高溫(200℃以上)、高壓(數十至數百兆帕)環境中進一步碳化,依次形成煙煤(碳70-90%)→無煙煤(碳90%以上)。
關鍵證據支持:
時間尺度:完整成煤過程需3000萬至3.6億年,主要成煤期集中于:
該過程涉及生物、化學、地質等多學科作用,現今煤炭的形成條件已不複存在,屬于不可再生資源。
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