煤是由什么演变而来的:植物残体,分阶段成煤
煤是由什么演变而来的,核心主体是远古沼泽环境里的高等植物残体,完整成煤过程分为泥炭化、煤化两大阶段,泥炭化阶段发生在地表浅水沼泽,依靠微生物分解转化植物残骸形成泥炭,煤化阶段需要地层沉降带来的压力、温度共同作用,依次转变成褐煤、烟煤、无烟煤;这套成煤机制只适合长期积水、缺氧、沉降持续稳定的古沼泽环境,干旱高地、快速氧化的河流浅滩区域很难形成煤层。
煤的原始成煤物质
成煤的原始物质以陆生高等植物为主,包含植物的根茎、树皮、树叶、孢子等木质纤维组织,不同地质时期的成煤植物种类存在区别,石炭纪、二叠纪多为蕨类、石松类植物,侏罗纪、白垩纪以裸子植物为主,新生代煤层大多来自被子植物。低等藻类可以形成腐泥煤,这类煤储量占比很低,和日常开采的腐殖煤来源不一样。
缺氧是保存植物残体的关键。
泥炭化阶段转化过程
植物死亡之后持续堆积在沼泽水下,水体隔绝大部分氧气,好氧微生物活动被抑制,厌氧细菌缓慢分解植物里的糖类、蛋白质,保留不易分解的木质素和纤维素,分解产物重新聚合,形成疏松多孔、含水很高的泥炭。泥炭本身还不属于煤,属于成煤的前驱物质,泥炭层持续堆积,需要地壳缓慢下沉,才能进入下一个转化环节,如果沼泽抬升暴露在空气中,泥炭会被氧化分解,无法继续成煤。
煤化阶段的变质转化
随着地壳持续沉降,泥炭层上方不断堆积泥沙,形成覆盖岩层,岩层带来的静压力和地层地热共同作用,泥炭内部水分持续脱出,碳元素占比逐步升高,氢、氧元素不断流失,结构发生致密化转变。压力和温度的作用强度决定煤的种类,低温低压条件下形成褐煤,温压条件继续提升形成烟煤,温压作用更强时形成无烟煤,变质程度越高,煤里碳含量越高,挥发分占比越低。
不同煤种对比
| 煤种 | 前身物质 | 变质程度 | 碳含量区间 |
|---|---|---|---|
| 褐煤 | 泥炭 | 较低 | 60%至70% |
| 烟煤 | 褐煤 | 中等 | 70%至90% |
| 无烟煤 | 烟煤 | 较高 | 90%以上 |
构造运动产生的挤压作用,也可以加速煤化进程,局部区域可以出现变质程度偏高的煤。
成煤所需古地理条件
能够形成规模煤层的古环境,需要满足持续积水的沼泽洼地,盆地沉降速度和植物堆积速度保持大致匹配,沉降太慢,沼泽容易干涸氧化;沉降太快,水体过深,植物无法大量生长,泥沙会直接掩埋植物残体,稀释成煤原料。古热带、亚热带湿润区域更容易发育大规模成煤沼泽,古气候干旱寒冷的地带,很难形成厚煤层。
煤层厚度取决于植物堆积持续时间。
容易混淆的认知误区
很多人会误以为煤是树木快速掩埋之后直接碳化形成,短时间掩埋的木材只会变成木炭,木炭和煤有本质区别,木炭是人工或者火灾短期高温产物,没有经过漫长地质埋藏和持续变质,不具备煤的结构特征。成煤需要数百万年到上亿年的地质时间尺度,短期地质事件无法完成整套转化。
腐泥煤的原料是藻类,和腐殖煤来源不一样。
