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一、煤 （一）煤的概念 煤是一种固态的可燃有机岩，是由植物残骸经过复杂的生物化学、物理化学以及地球化学变化而形成的。煤不是一种矿物，而是主要由碳、氢、氧、氮等元素组成的有机成分和少量矿物杂质一起构成的复杂混合物。 煤由有机质和无机质两部分构成。有机质主要是C、H、O、N、S、P等元素，其中C和H构成可燃的有机质的主要成分，而S和P在工业利用上属于有害元素。无机质包括水分和矿物杂质，它们构成煤的不可燃部分，其中矿物杂质经燃烧残留下来，称为灰分。灰分超过45％时就不再称为煤，而称炭质页岩或油页岩。 （二）煤的形成 煤是在各种地质因素综合作用的情况下形成的。要形成具有工业价值的煤层，须具备聚煤条件和成煤作用两个基本条件。 1.聚煤条件 植物遗体堆积成煤的首要条件是必须有茂盛的植物，保证成煤物质的充分供给；另一个条件是已死亡的植物应与空气隔绝，以免遭受完全氧化、分解和强烈的微生物作用而被彻底破坏。显然，不是任何地方都具备这样的条件，一般认为沼泽地区是最适宜的环境。因为沼泽地有充足的水分，不仅有利于植物生长，而且为植物遗体的保存创造了条件。水体使植物遗体与空气隔绝，这样就妨碍了喜氧细菌的生存，从而使植物遗体免遭分解破坏，得以不断堆积。 2.成煤作用 从植物遗体的堆积到形成煤层的转化过程称为成煤作用。这是一个漫长而复杂的变化过程，通常分为两个阶段。 （1）泥炭化和腐泥化作用阶段 高等植物的遗体暴露在空气中，或堆积在沼泽浅部的多氧条件下，由于大气、氧和喜氧细菌的作用，会遭受一定的氧化和分解。但随着植物遗体的不断堆积和埋藏深度的增加，则逐渐与空气隔绝，氧化环境转变为还原环境。在厌氧细菌的作用下，使氧化分解产物之间及分解产物与植物残体之间发生复杂的生物化学变化，形成多水和富含腐植酸的腐植质，这就是泥炭。从植物堆积到形成泥炭的作用，叫泥炭化作用。低等植物藻类和浮游生物死亡后沉到水底，在与空气隔绝的还原环境中，在厌氧细菌的作用下，富含脂肪和蛋白质的生物遗体分解，最后转变为含水很多的絮状胶体物质——腐植胶。腐植胶再经脱水、压实即形成富含沥青质的腐泥。从低等植物及其他生物遗体沉积到形成腐泥的作用，称为腐泥化作用。 （2）煤化作用阶段 在泥炭和腐泥形成后，随着地壳不断下降，在温度升高、压力增大的影响下，逐渐转入成煤的第二个阶段，它包括成岩作用和变质作用两个亚阶段。 成岩作用阶段 当泥炭或腐泥被泥砂等沉积物覆盖后，在上覆沉积物的静压力作用下，泥炭、腐泥逐渐失水、压实、固结，挥发分相对减少，含炭量相对增高，泥炭和腐泥分别逐渐转变成褐煤和腐泥褐煤。这一作用过程，称为煤的成岩阶段。 变质作用阶段 当褐煤层沉降到更深处时，受到继续升高的温度和不断增大的压力的作用，褐煤的内部分子结构、物理性质和化学性质发生变化，如颜色加深、光泽增强、挥发分减少、含炭量增高等，结果褐煤就逐渐转变为烟煤、无烟煤。这一变化过程就是煤的变质作用阶段。 （三）煤炭资源的分布、开发与利用 地球上的煤炭资源非常丰富，是能源宝库中十分可贵的物质财富。在80年代初期，据估计全世界煤炭资源量为136093亿t，其中已探明的可采储量超过8000亿t。在80年代初以前的200年间，全世界累计采煤约1500多亿t，这和庞大的可采储量相比，不过是只开采了极小的一部分。按照近十几年来世界煤炭的年产量估算，再考虑到今后陆续探明的新储量，估计全世界煤炭至少还可以开采二三百年。
