煤炭如何形成

煤的形成过程如下所示。

一、煤炭千真万确是植物的残骸经过一系统的演变形成的，这是颠簸不破的真理，只要仔细观察一下煤块，就可以看到有植物的叶和根茎的痕迹；如果把煤切成薄片放到显微镜下观察，就能发现非常清楚的植物组织和构造，而且有时在煤层里还保存着像树干一类的东西，有的煤层里还包裹着完整的昆虫化石。

二、在地表常温、常压下，由堆积在停滞水体中的植物遗体经泥炭化作用或腐泥化作用，转变成泥炭或腐泥；泥炭或腐泥被埋藏后，由于盆地基底下降而沉至地下深部，经成岩作用而转变成褐煤；当温度和压力逐渐增高，再经变质作用转变成烟煤至无烟煤。

三、泥炭化作用是指高等植物遗体在沼泽中堆积经生物化学变化转变成泥炭的过程。腐泥化作用是指低等生物遗体在沼泽中经生物化学变化转变成腐泥的过程。腐泥是一种富含水和沥青质的淤泥状物质。冰川过程可能有助于成煤植物遗体汇集和保存。

煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎，在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质，

由于地壳的变动不断地埋入地下，长期与空气隔绝，并在高温高压下，经过一系列复杂的物理化学变化等因素，形成的黑色可燃沉积岩，这就是煤炭的形成过程。

煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎，在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质，

由于地壳的变动不断地埋入地下，长期与空气隔绝，并在高温高压下，经过一系列复杂的物理化学变化等因素，形成的黑色可燃沉积岩，这就是煤炭的形成过程。

煤炭被人们誉为黑色的金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一，进入二十一世纪以来，虽然煤炭的价值大不如从前，但毕竟目前和未来很长的一段时间之内煤炭还是我们人类的生产生活必不可缺的能量来源之一，煤炭的供应也关系到我国的工业乃至整个社会方方面面的发展的稳定，煤炭的供应安全问题也是我国能源安全中最重要的一环。

中文名

煤炭

外文名

coal

性质

固体可燃有机岩

原料

植物遗体

地位

主要能源之一

简介

煤炭是地球上蕴藏量最丰富，分布地域最广的化石燃料。构成煤炭有机质的元素主要有碳、氢、氧、氮和硫等，此外，还有极少量的磷、氟、氯和砷等元素。

中国煤炭资源分布图

碳、氢、氧是煤炭有机质的主体，占95%以上；煤化程度越深，碳的含量越高，氢和氧的含量越低。碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的元素，氧是助燃元素。煤炭燃烧时，氮不产生热量，在高温下转变成氮氧化合物和氨，以游离状态析出。硫、磷、氟、氯和砷等是煤炭中的有害成分，其中以硫最为重要。煤炭燃烧时绝大部分的硫被氧化成二氧化硫（SO2），随烟气排放，污染大气，危害动、植物生长及人类健康，腐蚀金属设备；当含硫多的煤用于冶金炼焦时，还影响焦炭和钢铁的质量。所以，“硫分”含量是评价煤质的重要指标之一。

煤中的有机质在一定温度和条件下，受热分解后产生的可燃性气体，被称为“挥发分”，它是由各种碳氢化合物、氢气、一氧化碳等化合物组成的混合气体。挥发分也是主要的煤质指标，在确定煤炭的加工利用途径和工艺条件时，挥发分有重要的参考作用。煤化程度低的煤，挥发分较多。如果燃烧条件不适当，挥发分高的煤燃烧时易产生未燃尽的碳粒，俗称“黑烟”；并产生更多的一氧化碳、多环芳烃类、醛类等污染物，热效率降低。因此，要根据煤的挥发分选择适当的燃烧条件和设备。

煤中的无机物质含量很少，主要有水分和矿物质，它们的存在降低了煤的质量和利用价值。矿物质是煤炭的主要杂质，如硫化物、硫酸盐、碳酸盐等，其中大部分属于有害成分。

“水分”对煤炭的加工利用有很大影响。水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了煤的发热量。煤炭中的水分可分为外在水分和内在水分，一般以内在水分作为评定煤质的指标。煤化程度越低，煤的内部表面积越大，水分含量越高。

“灰分”是煤炭完全燃烧后剩下的固体残渣，是重要的煤质指标。灰分主要来自煤炭中不可燃烧的矿物质。矿物质燃烧灰化时要吸收热量，大量排渣要带走热量，因而灰分越高，煤炭燃烧的热效率越低；灰分越多，煤炭燃烧产生的灰渣越多，排放的飞灰也越多。一般，优质煤和洗精煤的灰分含量相对较低[1]。

在各大陆、大洋岛屿都有煤分布，但煤在全球的分布很不均衡，各个国家煤的储量也很不相同。中国、美国、俄罗斯、德国是煤炭储量丰富的国家，也是世界上主要产煤国，其中中国是世界上煤产量最高的国家。中国的煤炭资源在世界居于前列，仅次于美国和俄罗斯。

历史

虽然煤炭的重要位置已被石油所替代，但在相当长的一段时间内，由于石油的日渐枯竭，导致它必然走向衰败，而煤炭因储量巨大，加之科学技术的飞速发展，煤炭气化等新技术日趋成熟，并得到广泛应用。

煤炭

根据成煤的原始物质和条件不同，自然界的煤可分为三大类，即腐植煤、残植煤和腐泥煤。

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煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎，在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质，

由于地壳的变动不断地埋入地下，长期与空气隔绝，并在高温高压下，经过一系列复杂的物理化学变化等因素，形成的黑色可燃沉积岩，这就是煤炭的形成过程。

煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎，在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质，

由于地壳的变动不断地埋入地下，长期与空气隔绝，并在高温高压下，经过一系列复杂的物理化学变化等因素，形成的黑色可燃沉积岩，这就是煤炭的形成过程。

煤炭是什么时候形成的？科学家们根据煤炭矿床中的地层，用放射性同位素测定地层的地质年代，测定得知这种地层一般为石炭纪的地层，于是判断在石炭纪的地球生长着茂盛的森林，结果才有煤炭的形成。石炭纪距离现在已经30亿多年了。

砍伐下来的木头暴露在环境中，由于气候和微生物的作用，很快就会霉烂。埋在土里的木头会演化为煤炭吗？我看是不可能的！深埋在土里、隔绝空气的木头只会演化为木的化石，而不是煤炭。

请看2012年2月的报道，在内蒙古贺兰山西北角、内蒙古乌达煤田发现的3亿年前植物庞贝城，展现了大量的植物化石。化石中的树叶树枝清晰可见。而煤炭据说是由树干演化而成的，有树木的年轮。我注意观看不少的煤炭，无论怎么看，总也找不出树干的年轮，还有树干中辐射的线条。而树木的化石，其年轮和辐射的线条则是很明显的。凭这一点，我们就可以怀疑煤炭与树木的演化无关。

埋在深土中隔绝空气的树木，也不可能象书上说的受到高温高压的作用。至少那种高温高压的强度不足以使潮湿的树木碳化。我们知道煤矿在地下并不很深，有的还是露天的，一般几米到1000多米不等。在这个地壳的深度，地温不会超过100℃，地下温度一般是25——30℃。怎么算高温呢？怎么能使木质碳化呢？假设有高温的影响是不成立的。

那么，树木被深埋在地下隔绝空气后，会有什么样的化学变化呢？树木的主要化学成分是纤维素，是碳氢化合物。泥土岩石中则以钙和硅含量较高。硅和碳的外层原子结构是相同的，都是4个价电子。树木中的纤维素，由于长时间的自身发酵分解，碳链断裂，以单个碳原子的二氧化碳释放出来。碳原子流走后留下了的空穴，则有环境中微溶的钙离子，硅酸根离子进来填充。这是一种非常缓慢的化学置换反应的过程。因此树干中的年轮和辐射线条得以有序的保留下来。树干中的碳，要么以碳酸盐的形式留下，要么就流走了，因此是不会以碳氢化合物的形式留下来的。这样，树木在深埋的土中经长时间的演化，将生成硅质木化石，而不是煤炭。

行星和卫星，在绕恒星运行的过程中，不断积聚恒星喷发出来的物质而增长。星体增长到一定的程度，其内部就具有合成化学元素的功能。星体内部合成化学元素的历程是按原子序数的顺序逐个增加的。地球内部在具有合成氢、氦、锂、铍和硼元素后，就进入合成碳元素的历程。由于碳原子的结构是一个稳定性的结构，在进入合成碳元素后，地球内部就会在较长的时间内维持在大量合成碳元素的阶段。这时的地球内部就同时具有合成氢，锂、铍、硼和碳元素的功能。而合成氢和碳的量则是比较大的。地球内部的氢和碳在透出地幔后，进入地球的软流层，温度降至2000摄氏度以下。软流层中的矿物质有的则起着催化剂的作用，从而促进碳和氢合成碳氢化合物，如甲烷、乙烷。软流层的高温，迫使甲烷往地面溢出。地面的温度大大的降低，在当时的地球环境中，地面的温度有可能降低到0摄氏度以下。低温下的甲烷、乙烷则凝聚为液态或膏状软流体渗透出地面。时间长了以后，甲烷、乙烷则聚合为多碳链的碳氢化合物。这种碳氢化合物被以后的土层覆盖，就形成了现在我们见到的煤炭。地球跟随太阳在太空中绕银河中心运行，太阳的运行轨道也有季节性，这样会影响地球内部碳的合成产量，致使地球内部合成的碳氢化合物出现时多时少的间歇性现象。这样就导致碳氢化合物一批一批的出来，又一层一层的被土层覆盖。所以我们现在看到的煤矿是分层结构的。在地球没有合成硫元素的功能时，所生成的煤炭是无硫的煤炭，即无烟煤炭。过了相当长的时间后，地球内部具有合成硫的功能时，所生成是煤炭就含有硫的成分了。

地球中的石墨矿，石油，都是地球内部合成的碳的产物。

煤炭是由地球内部产生的碳形成的，因此推断古地球石炭纪时代有大量茂盛的森林则是错误的。我们不能找到石炭纪时期的植物化石，也证明该推断是错误的。

有没有更强有力的证据证明煤炭是由地球内部合成的而不是树木演化而成的呢？当然有！那就是现在的天文学家们观测到土卫六的表面有大量的沥青状河流和湖泊。同时也观测到土卫六现在还没有任何生命的迹象。这些沥青是从何而来的呢？现在的土卫六，就是32亿前古地球的形象。

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