煤,石油,天然气为什么会身藏地下

煤——古代植物遗体经成煤作用后转变成的固体可燃矿产.埋藏在沉积岩之中.

煤是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿产,一种固体可燃有机岩,主要由植物遗体经生物化学作用,埋藏后再经地质作用转变而成.俗称煤炭.

形成过程

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.

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.

煤的形成年代——在整个地质年代中,全球范围内有三个大的成煤期：

(1)古生代的石炭纪和二叠纪,成煤植物主要是孢子植物.主要煤种为烟煤和无烟煤.

(2)中生代的侏罗纪和白垩纪,成煤植物主要是裸子植物.主要煤种为褐煤和烟煤.

(3)新生代的第三纪,成煤植物主要是被子植物.主要煤种为褐煤,其次为泥炭,也有部分年轻烟煤.

首先，煤碳是植物遗体经过生物化学作用和物理化学作用而转变成的沉积有机矿产，是多种高分子化合物和矿物质组成的混合物。煤是亿万年前大量植物埋在地下慢慢形成的。绿色植物通过叶绿体，利用太阳光能，把二氧化碳和水转化成贮存着能量的有机物。才是植物体长大。所以说太阳给了植物生长的必须光照，植物体沉积经过漫长岁月形成了煤炭　煤炭的形成过程

煤是古代植物遗体的堆积层埋在地下后,经过长时期的地质作用而形成的.据研究,几乎所有的植物遗体,只要具备了成煤的条件,都可以转化成煤.不过,低等植物遗体所形成的煤,分布范围小,厚度薄,很少被人利用.那些分布广、规模大、利用广泛的煤,都是高等植物的遗体(主要是古代的蕨类、松柏类以及一些被子植物的遗体)形成的.

在地球的历史上,最有利于成煤的地质年代主要是晚古生代的石炭纪、二叠纪,中生代的侏罗纪以及新生代的第三纪.这是因为,在这几个时期内,地球上的气候非常温暖潮湿,地球表面到处长满了高大的绿色植物,尤其在湖沼、盆地等低洼地带和有水的环境里,封印木、鳞木等古代蕨类植物生长得特别茂盛.

当时,高大的树木倒下以后,就会被水淹没了,这就造成了倒木和氧隔绝的情况.在缺氧的环境里,植物体不会很快地分解、腐烂.随着倒木数量的不断增加,最终形成了植物遗体的堆积层.这些古代植物遗体的堆积层在微生物的作用下,不断地被分解,又不断地化合,渐渐形成了泥炭层,这是煤的形成的第一步.

由于地壳的运动,泥炭层下沉了.泥炭层被泥沙、岩石等沉积物覆盖起来.这时,泥炭层一方面受到上面的泥沙、岩石等的沉重压力,另一方面,也是更重要的方面,泥炭层又受到地热的作用.在这样的条件下,泥炭层开始进一步发生变化：先是脱水,被压紧,从而比重加大,而且石炭的含量逐渐增加,氧的含量逐渐减少,腐殖酸的含量逐渐降低.完成这几个过程以后,泥炭就变成了褐煤.

褐煤如果继续不断地受到增高的温度和压力的作用,就会引起内部分子结构、物理性质和化学性质的进一步变化,褐煤就逐渐变成了烟煤或无烟煤了.

开滦、阳泉等煤田,是在古生代的石炭纪至二叠纪时期形成的,这个时期的成煤植物是古代的蕨类植物.大同的武宁煤田,是在中生代的侏罗纪形成的,这个时期的成煤植物有古代的苏铁、松柏类、银杏类等裸子植物.抚顺和云南的小龙潭煤田,是在新生代的第三纪形成的,这个时期的成煤植物是古代裸子植物中的松柏类和原始的被子植物.

既然煤始于植物,那它无疑是太阳能的产物,因为植物的生长靠的就是太阳能.

煤炭的工业分析

煤是由植物残骸经过复杂的生物化学作用和物理化学作用转变而成的。这个转变过程叫做植物的成煤作用。一般认为，成煤过程分为两个阶段泥炭化阶段和煤化阶段。前者主要是生物化学过程，后者是物理化学过程。

在泥炭化阶段，植物残骸既分解又化合，最后形成泥炭或腐泥。泥炭和腐泥都含有大量的腐植酸，其组成和植物的组成已经有很大的不同。

煤化阶段包含两个连续的过程：

第一个过程，在地热和压力的作用下，泥炭层发生压实、失水、肢体老化、硬结等各种变化而成为褐煤。褐煤的密度比泥炭大，在组成上也发生了显著的变化，碳含量相对增加，腐植酸含量减少，氧含量也减少。因为煤是一种有机岩，所以这个过程又叫做成岩作用。

第二个过程，是褐煤转变为烟煤和无烟煤的过程。在这个过程中煤的性质发生变化，所以这个过程又叫做变质作用。地壳继续下沉，褐煤的覆盖层也随之加厚。在地热和静压力的作用下，褐煤继续经受着物理化学变化而被压实、失水。其内部组成、结构和性质都进一步发生变化。这个过程就是褐煤变成烟煤的变质作用。烟煤比褐煤碳含量增高，氧含量减少，腐植酸在烟煤中已经不存在了。烟煤继续进行着变质作用。由低变质程度向高变质程度变化。从而出现了低变质程度的长焰烟、气煤，中等变质程度的肥煤、焦煤和高变质程度的瘦煤、贫煤。它们之间的碳含量也随着变质程度的加深而增大。

温度对于在成煤过程中的化学反应有决定性的作用。随着地层加深，地温升高，煤的变质程度就逐渐加深。高温作用的时间愈长，煤的变质程度愈高，反之亦然。在温度和时间的同时作用下，煤的变质过程基本上是化学变化过程。在其变化过程中所进行的化学反应是多种多样的，包括脱水、脱羧、脱甲烷、脱氧和缩聚等。

压力也是煤形成过程中的一个重要因素。随着煤化过程中气体的析出和压力的增高，反应速度会愈来愈馒，但却能促成煤化过程中煤质物理结构的变化，能够减少低变质程度煤的孔隙率、水分和增加密度。

当地球处于不同地质年代，随着气候和地理环境的改变，生物也在不断地发展和演化。就植物而言，从无生命一直发展到被子植物。这些植物在相应的地质年代中造成了大量的煤。在整个地质年代中，全球范围内有三个大的成煤期：

(1)古生代的石炭纪和二迭纪，成煤植物主要是袍子植物。主要煤种为烟煤和无烟煤。

(2)中生代的株罗纪和白垩纪，成煤植物主要是裸子植物。主要煤种为褐煤和烟煤。

(3)新生代的第三纪，成煤植物主要是被子植物。主要煤种为褐煤，其次为泥炭，也有部分年轻烟煤。

石炭纪是地壳运动非常活跃的时期，因而古地理的面貌有着极大的变化。石炭纪开始于距今3.5亿年前，延续到6500万年前。由于这一时期形成的地层中含有丰富的煤炭，因而得名“石炭纪”。据统计，属于这一时期的煤炭储量约占全世界总储量的50%以上。侏罗纪是中国最主要的成煤时代，其资源量占全国50%以上，且以早、中侏罗世为主，在地域上则主要集中于西北，包括陕甘宁盆地和新疆的四个大型煤盆地。

在三叠纪早期的地层中，没有发现煤矿床，而三叠纪中期的地层中，煤矿床薄，而且品质低。关于煤层缺口的成因有许多假设。有科学家认为，当时有许多新的真菌、昆虫、以及脊椎动物出现，这些具侵略性的动物造成植物的大量死亡。但是，这些动物也因二叠纪、三叠纪灭绝事件而大量灭亡，不太可能是煤层缺口的主因。，煤矿缺口不只是这一时期，早在寒武纪地层和6500万以后的更新世也是一大缺失地层。

在这几个地质时期正是科学界最为关注的时期，因为它们正是几次动物大灭绝时期。对于大灭绝科学界普片认为是小行星或彗星撞击造成的，这些时期的矿物可能都是彗星撞击地球时送给地球的礼物，其中包括煤炭、石油、天然气、可燃冰和各种金属矿产。这就是为什么在这些地层中蕴藏丰富矿物的原因所在，也是煤炭丰富的缘由。煤炭根本不是古代森林变化来的，它可能跟水一样来自彗星，也跟水一样在一定的温度范围内进行循环。一切物质都有三态固态、液态、气态。水在大气的范围内能进行循环。煤炭三态的循环温度的跨度太大，在地球表面无法使它循环。

成煤有机物质在沉积过程中堆积成藏，必须要有适宜的古地理环境，聚煤古地理环境不是固定不变的，它随着古植物的演化及古构造条件的改变而不断变化。

新元古代至早古生代腐泥煤聚煤时期，成煤植物菌藻生长在热带和亚热带海洋中，在浅海覆水下堆积形成腐泥煤。中国南方大陆腐泥煤主要形成于陆架海局限盆地、边缘海斜坡、边缘海盆地等古地理环境。

早、中泥盆世成煤植物主要为裸蕨类，晚泥盆世—晚二叠世早期主要为孢子植物的蕨类和裸子植物的种子蕨，这些植物只能生长在滨海湿润环境中。中国石炭、二叠纪煤主要形成于陆表海滨海古地理环境，华北陆块大部为滨海平原、滨海潟湖、沙滩、沙坝、三角洲、滨海湖泊等沉积环境，华南板块晚二叠世含煤建造有浅海相沉积环境。

中生代早、中期出现过渡性的成煤古地理环境，晚三叠世四川（川黔滇）前陆盆地，早期为残余海湾—潟湖环境，后期逐渐过渡为陆内河湖沉积环境。晚侏罗—早白垩世三江盆地亦有近海过渡相沉积。

晚三叠世晚期至早白垩世，成煤植物已经出现适应干旱气候较强的裸子植物，松柏纲类针叶植物具有强抗旱和抗寒特性，在陆地内部包括丘陵、山地有成煤裸子植物生长，为陆内盆地成煤准备了物源条件。早、中侏罗世含煤盆地，如鄂尔多斯、准噶尔盆地均由周邻低山或丘陵围限形成内陆盆地，由周缘河流相沉积，向盆地内过渡为滨湖相、滨湖三角洲相、湖泊相沉积，聚煤带主要发育在滨湖三角洲沼泽沉积相带，由于鄂尔多斯湖盆较浅，聚煤带分布较广，而准噶尔湖盆较深，聚煤带分布在湖盆中心的一侧。中生代断陷或坳陷含煤盆地多为山间湖盆，其成煤有机质物源均以陆生裸子植物为主。

新生代时期，印度板块与藏滇板块拼接，新特提斯洋封闭，青藏高原隆升，中国大陆形成自西而东三个阶梯，除东部邻海外皆为大陆成煤环境。第三纪成煤植物已进化到以被子植物为主，被子植物种属繁多，抗旱、抗寒能力更强，因此山间断陷或坳陷盆地都可能有成煤物源。第三纪含煤盆地台西及南黄海、东海和南海为近海沉积盆地，盆地规模较大。陆内盆地一般规模较小，形成狭小的山间湖泊盆地，因而盆地内河流相、沼泽相、湖泊相发育，山麓冲积、洪积相往往叠置形成巨厚的堆积层。

在主要成煤期又有充足的物源条件下，古地理因素往往是成煤与否和聚煤优劣的决定性因素。中国大陆石炭、二叠纪含煤盆地是最具典型的实例。华北与华南石炭、二叠纪含煤盆地，一个发育在华北陆块早古生代克拉通盆地基础上，一个发育在扬子陆块早古生代克拉通盆地与南华加里东褶皱带拼合的地块基础上。华北晚古生代含煤盆地是经夷平围限较好的陆表海盆地，石炭、二叠纪海水自北而南有序退覆，形成自北而南、由老至新多组煤系地层。华南晚古生代含煤盆地在古气候、古植物条件等方面并不亚于华北盆地，但陆表海盆基底并不平坦，围限海盆的古陆活动性较强，海盆中古陆亦时起时伏，早石炭至晚二叠世海盆分割、变迁，仅晚二叠世龙潭期聚煤规模最大，其它时期成煤往往期数多、煤层薄、规模小，总体聚煤条件不如华北盆地。塔里木石炭二叠纪含煤盆地聚煤较差，除古植物条件较差，物源供给不足外，古地理因素也是重要原因，晚石炭世盆地东缘隆升，形成一个向西开口的海湾，未能形成较好的沉积岩相古地理条件，聚煤短暂再加物源供给不足，因而未能形成规模较大的富煤盆地，二叠纪海侵后仅柯坪坳陷具有成煤古地理条件。

煤是地史时期植物的遗体堆积层埋在地下后，经过长期的地质作用而形成的。现在所知，在地史时期中有几次大的造煤时期，如晚古生代的石炭纪、二叠纪，中生代的侏罗纪及新生代的古近纪。理论上几乎所有的植物遗体只要具备成煤的条件，都可以转化成煤。那么为什么上面所说的几个地史时期产生的煤会特别多呢？据研究，在那几个时期，气候非常温暖和潮湿，地球上到处都长满了高大的植物，特别是在湖沼、盆地等低洼地带和有水的环境里，封印木、鳞木等蕨类植物特别繁盛。当它们倒下以后，就会被水所淹没，在缺氧的环境里，那些植物的遗体不会很快地分解和腐烂。经过漫长的时期，植物遗体的堆积越来越多，最后形成了植物遗体的堆积层。

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