煤是什么样子的

你可以这样区分一下：

煤是在埋藏在地下的，通过矿井挖出来的，好的煤炭，炭化的程度高一些的，燃烧后只会有少量的白色灰分--无机物。比如“白煤”，“无烟煤”。差一些的是“烟煤”。燃烧时会冒出很大的烟和难闻的气味儿，燃烧后会留下灰分和焦砟。炭是烧出来的，煤经过干馏后的产品。更加纯净含碳量更高。树木主要是碳水化合物，不充分的燃烧会师的大部分的非碳物质挥发去了，于是成了木碳。煤一般比炭重。

煤炭，被人类称为“黑色的金子”，如果说石油是工业的血液，那么煤炭就是工业的“食粮”，那么，煤炭形成都需要哪些条件？埋在地下100多米厚的煤层是怎么形成的？如果植物是基本原料，可远古地球上真的存在这么多植物吗？我国古代采煤有哪些成就？

煤的形成需要什么条件

煤炭的形成往往受生物化学和物理化学的共同影响，那么它们都是怎么影响煤炭或者促使其形成的呢？

首先来说说 堆积作用 ， 这一过程需要大量的植物遗体参与 ，具体又可分为 原地堆积和异地堆积 。原地堆积是主要类型，通常指植物遗骸没有经过流水或者风的搬运，就在原地慢慢堆积了。异地堆积主要是通过流水搬运，比如我国华北平原的煤炭，就是通过西部高原河流带来的植物堆积而成的。

煤层的形成

其次就是 生物作用 ，这里的生物主要指微生物，它们会寄生在植物遗骸当中“呼吸”然后分解植物，然后形成新的有机体。值得一提的是， 煤层中的瓦斯气体就与微生物的分解有着密切的关系 。

最后是 化学作用和物理作用 ，化学作用会让煤碳当中的分子结构更加问题，对于煤层的品质高低起着关键性的作用。而物理作用其实早期是流水搬运，后来是煤层成岩的沥青化作用， 让煤炭朝着无烟煤的品种走去 。

不同品质的煤炭

此外，不同植物形成的煤炭类型也有着很大的区别。比如古生代的石炭纪和二叠纪时期，那时的植物遗骸主要是孢子植物， 在这种情况下煤炭的种类就是烟煤和无烟煤两种 。而到了新生代的第三纪时，由于植物遗骸变成以被子植物为主了，主要煤种就变成了 褐煤、泥炭 等等。

不同种类的煤炭的形成

上文说到植物遗骸的堆积作用是导致煤层形成的最主要原因， 所以植物的遗骸越多就意味着煤层越厚 。那么，100多米的煤层存在就意味着曾有那么多植物遗骸堆积起来了，可是远古地球上真的存在这么多植物吗？

100多米厚的煤层是如何形成的

在 内蒙古海拉尔盆地的呼和诺尔凹陷地层 当中，其地层年代包括了寒武纪、泥盆纪、侏罗纪、白垩纪、新近纪和第四纪。在这个古老的地层当中，煤层的厚度确实超乎想象。

开采厚实的煤层

当然这之中煤层的厚度根据位置的不同也有所差异，但是确实存在厚度达到100多米的煤层，这并不是夸张的说法。

采煤现场

厚度大于8米的煤层被我们称为“特厚煤层”，可是有些地区的煤层比8米厚得多，这不由得让人怀疑煤层的形成原理。如果是植物腐败厚形成的煤层，百米的煤层需要多少植物的堆积才能形成呢？

特厚煤层的形成并不是植物遗骸堆积得越厚形成的煤炭就越厚，和该地区地壳下降的速度也有很大的关系，地壳下降的速度足够快才能形成比较厚的煤层。

地球的地运动会让原本的煤层发生断裂，一些煤层被埋入更深的地底，一部分煤层向上挤压甚至直接漏出地表，所以特厚煤层的形成还和当地的地壳运动有很大关系，如果地壳下沉的速度很慢，那么植物遗骸形成的腐殖质还来不及变成煤炭就会被其他植物给吸收掉了，正是因为这个原因，全球的煤炭分布在这么不均匀，远古的地球上可能遍布草原和森林，并不是全部的区域都适合诞生煤炭，只有满足植物遗骸足够厚，地壳运动足够快的区域才能形成大量的煤炭资源。

煤层的形成需要一个漫长的过程，所以100多米厚的煤层可能经历了几个地质 历史 时期。

目前对煤炭的具体形成过程还不能百分百确定，但是煤炭肯定是植物的遗骸形成的，因为我们可以在煤炭上发现一些植物根茎留下的痕迹，用显微镜去观察就可以在煤炭上发现植物组织留下的痕迹，这足以证明地球上的煤炭上植物形成的，只不过形成的条件可能比我们想象得更苛刻一点。

古生物的崛起与造煤期

地球的 历史 足足有46亿年左右，最初的生命大约在40亿年前诞生，最初的植物在25亿年前的远古代时期出现，主要以藻类植物和菌类植物为主，在此后的很长一段时间内，藻类植物都占据主导地位。

在距今4亿3800万年前的“志留纪”，绿藻从水中登上陆地，演化成了蕨类植物。

在3亿6000万年前的“石炭纪”，远古的蕨类植物开始被石松和真蕨类以及种子蕨类取代，这些植物的出现在地球上形成了大片的沼泽和森林。

石炭纪时期地球上的植物异常茂盛 ，因为当时的气候非常温暖湿润，比较适合植物生长。就这样植物的面积不断扩大，而种类和个头也越长越高。比如说当时有一种叫做 木贼 的植物， 它的茎都能长到40厘米粗 。

根茎很长的木贼

2亿4800万年前的三叠纪，这些远古的主要植物几乎全部消失，裸子植物出现，它们摆脱了对水的依赖，不需要在沼泽附近生存，在陆地上发展出了大片的森林。

1亿4500万年前，被子植物开始出现，逐渐替代了裸子植物，并发展成了今天的样子，现代大部分我们熟悉的植物都是在这个时期产生的。

植物演化的过程在全球形成了三个比较大的“造煤时期”， 第一次是石炭纪和二叠纪时期，孢子植物形成了“烟煤”和“无烟煤”，第二次是中生代的侏罗纪和白垩纪，裸子植物形成了“褐煤”和“烟煤”，新生代的第三纪上距离我们最近的一次造煤运动，被子植物形成了大量的褐煤和泥炭。

有一种观点认为，石炭纪早期最初的树木出现时，并没有出现可以分解木头的真菌和微生物，导致了大量的树木残骸沉积，形成了大量的煤炭，直到针对性分解木头的真菌出现后，煤炭出现的速度才大幅度降低。 石炭纪持续了6500万年左右，石炭纪形成的煤炭占据全球煤炭总量的50%以上。

石炭纪时期形成的煤炭要比另外两次造煤时期加在一起还要多，首先6500万年这段时间持续的时间足够久，其次当时陆地上没有大型的食草动物，两栖类刚刚登上陆地，地球还是属于昆虫的“巨虫时代”，同时大部分林地下方都是充满水的沼泽地，树木的遗骸在沼泽中更容易保存下来变成煤炭，再加上石炭纪地壳运动空前的频繁，以及持续了5000万年的大规模冰川活动，这些原因加在一起让石炭纪这段时间创造出了大量的煤炭。

所以远古的地球真的有那么多植物形成煤炭，在长达数千万年的时间中，这些植物的遗骸不断堆积，形成了厚达百米的煤层，后两次造煤时期地球上已经出现了大型的食草动物，特别是侏罗纪和白垩纪，当时的巨型食草恐龙的体型比大象还要大很多，这些动物在无形之中减少了煤炭的形成，第三纪时期哺乳动物的繁盛和主要造煤植物的变化也导致了这个时期形成的煤炭没有那么多。

中国古代对煤炭的开发利用

虽然我们没法见证新一代的煤炭形成，但是很早的时候人类就学会使用煤炭了。比如中国，就是全世界最早认识和利用煤炭的国家之一，甚至有证据证明，咱们在6000多年前的 新石器时代 ， 就已经会用煤炭来雕琢一些小饰品了 。

煤炭的综合利用

而当我们查阅相关的文献资料后就会发现，中国人早在 战国时期 就发现煤炭可以用来作为燃料， 并且到了西周的时候就已经开始“挖煤”了 。

机械化采煤

大家可能会感到诧异，我们的老祖宗也太聪明了吧，那他们除了知道煤炭能燃烧以外，知不知道煤炭是怎么来的呢？从清代檀萃所写的《滇海虞衡志》中的记载可见一二。

燃烧的煤炭

可见那时人们已经明白煤炭的形成与树木是息息相关的，而在清代之前虽然一知半解，却并不妨碍我们勘察。比如唐宋八大家 苏轼 ，在担任徐州太守时， 就曾组织手下勘察煤炭 ，并且还顺利地找到了。

煤炭地质勘探队在进行煤炭资源普查

至于开采技术，也是处于不断完善中的。高新技术主要出现在元代之后，那时候人们已经意识到了煤炭的多种作用。直到现代，我们偶尔还能发现古人开采煤炭的遗址。比如说著名的河南鹤壁煤井遗址，就能让我们体会到古人的智慧所在。

--------------------------------------

注：本文来源于矿材网，

树木在被埋入地下后，由于所处的地质环境不同因而演变成不同的形态。化石，一般是树木的有机成分经过一段时间后逐渐流失、分解、挥发掉了，而岩石或土壤中的矿物质、无机质、电解质等逐渐渗入木材内部化合、沉淀、结晶而形成的，由于木材的不同部分的致密度、硬度和分解速度都不同，所以渗入木材的不同部分的无机质、沉淀物或结晶物的时间顺序、成分构成也不相同，因此，形成的化石会保留木质的原来的纹理和形状。化石的成分与环境有关，在不同的地方，化石的成分是不一样的，我就见过类似玉石一样半透明的树木化石，非常漂亮！

煤炭一般认为是由于植物在无氧、高温、高压状态下形成的。在高温无氧的情况下，植物体的炭水化合物分解后重新组合，形成以炭黑为主，多种有机、无机成分和挥发份组成的媒。由于处于地层深处压力很大，媒就要比木头致密很多，同时，地下的许多矿物质、非金属（如：硫）、放射性物质也会渗入煤炭之中。

人们现在还经常烧木炭，用于取暖和烧烤等。烧炭的原理和媒的形成有类似之处，就是要在高温、缺氧的情况下才能使木头中的有机质分解，让炭留下来不被氧化，而其它成分大部分则分解挥发掉了，最后形成木炭，因为没有长期巨大的压力，因而木炭比较疏松。

大家都会说煤炭是由古树木被埋在地下经长期演化而形成的。因为煤矿为层状结构，厚度达3米多。有的煤矿煤层15-25层，累计厚度30多米。哪来的这么多树木被分层埋在一起呢？于是有人进一步解释说，是由于大洪水把树木冲走聚集在一起的。

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。

煤炭与我们日常生活密切相关，人们都知道煤炭是由树木形成的，那么，煤炭是由哪些树木形成的呢？

煤是黑色固体矿物，主要成分是碳、氢、氧和氮。煤是由一定地质年代生长的繁茂植物，在不透空气或空气不足的情况下受到地下的高温和高压而变质，逐渐堆积成厚层，并埋没在水底或泥沙中，经过漫长地质年代的天然煤化作用而成。因此可以说，煤就是植物化石。在各地质时期中，以石炭纪（距今约3.5亿年）、二叠纪（距今约2.7亿年）、侏罗纪（距今约1.8亿年）和第三纪（距今约0.7亿年）造煤最多。参加石炭纪造煤的植物主要是沼泽森林的建群种，有高达30～40米的蕨类植物鳞木、印封木、芦木以及窝木、树蕨等，一些早期的裸子植物如种子蕨、科达树也加入这个阵营。

科达树

鳞木

芦木

科达目植物是早石炭纪到晚二叠纪的高大乔木，是主要的造煤植物之一。科达树是高大乔木，树干很直，有的种类有20～30米高，直径也在1米左右，上部分枝很多，形成树冠。根和茎的次生木质部很发达。叶单生，带形或舌形，最长的不过1米，螺旋状排列在枝上，叶脉多在基部分叉。孢子叶穗着生于退化叶的短枝的顶部，单性，雌雄同株或异株，小孢子叶穗都很狭长，分别组成分散的“花序”。花粉粒扁平，风媒传播。种子扁平或具翅。木质坚硬。管胞具多裂的具缘纹孔，孔膜简单，没有形成孔塞。科达目可能是种子蕨的后裔，也有人说是从前裸子植物进化而来的，到二叠纪晚期基本灭绝。银杏植物和松柏类植物是科达目的后裔。在侏罗纪和早白垩纪的时候北半球有大片的松柏森林，遗体堆积，炭化成煤。在我国西北、东北和华北地区侏罗纪—早白垩纪的煤层中，就有大量的松柏类植物的木材遗体。在大致以昆仑、秦岭、大别山一线以北的中国北方地区，早、中侏罗纪含煤地层十分发达，盛产植物化石。经过数十年的研究，该地区早、中侏罗纪植物群的基本面貌已经比较清楚，即以真蕨纲和银杏纲占优势，并有较丰富的楔叶纲、苏铁纲和松柏纲。其中真蕨纲以蚌壳蕨科、紫萁科和大型的枝脉蕨为主，并出现少量双扇蕨科、马通蕨科、合囊蕨科等植物。银杏纲中的Ginkgo，Ginkgoites，Baiera，Phoenicopsis和Czekanowskia等大量出现，并有相当的分异度特点，被认为是主要造煤植物。

新疆准噶尔盆地是重要的煤炭产地，源于天山的玛纳斯河将山体切割成几十米深的巨大沟谷。在距今1.6亿年前的中侏罗纪，这里的气候温暖湿润，地表河湖纵横，蕨类、裸子植物等繁茂生长。在煤田深处常见的是蕨类和裸子植物化石。蕨类化石主要是有节类的新芦木、紫萁科的拉发尔蕨、蚌壳蕨科的锥叶蕨和分类地位不明的枝脉蕨等，现在它们都已经灭绝。裸子植物化石主要是银杏、茨康叶以及松柏类的枝条、球果等。