煤炭形成过程

我国是世界上最早利用煤的国家。据考古学家考查发现，辽宁省新乐古文化遗址中，就发现有煤制品，河南巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的遗址。

在我国汉代的冶铁遗址里，有冶炼时使用的各种燃料，其中就有煤饼即蜂窝煤。这一重要发现，说明在西汉时期，煤已经不仅用于工业，而且那时的人已经会把开采出来的煤制成煤饼。

在史籍记载中，《山海经》中曾写道“女床之山其阴多石涅。”这里的石涅就是煤。可见煤作为一种矿物质，最迟在战国时期，就已被我国古代的劳动人民所发现和利用。

据史料记载，三国时期曹操在修筑铜雀台时，在室井内储存了煤，以备打仗时燃用。

后魏时期郦道元的《水经注》上，有这样一段话：“邺县西三台，中曰铜雀台，上有冰室。室有数井，藏冰及石墨。石墨可书，又燃之难尽，亦谓之石炭。”由此可见，当时的皇家贵族已经开始利用煤作为燃料。

至隋代，煤在民间已经开始通用。历代王朝都把煤作为政府的专卖品，为的是增加财政收入。宋代朝廷已经设有专门卖煤的职务了。

至元代，人们把“石炭”开始称为“煤炭”。明代的煤业生产在当时已经是一个大的生产行业，煤的开采与使用也已经十分广泛。

明末清初，我国的煤业已经达到当时世界上最高的水平，而且已经能炼出焦炭。

煤是由古代的植物变来的。那时候，大量的蕨类 植物死亡后，遗体沉进水里，深埋地下，由于厌氧菌（不喜欢氧气的微生物）的作用和地壳的起伏运动，氢、氧、氮的含量慢慢减少，碳的含量相对增加，植物遗体就逐渐变成了泥炭、褐煤、烟煤，以至无烟煤。

在同一地区和同样的条件下，植物在地底下埋藏得越久，水分越少，碳的含量越多。泥炭和褐煤的含碳量比较低，变成烟煤以后，碳的含量已经占到80％，无烟煤的含碳量已经达到95％左右。燃烧一公斤无烟煤可以获得八千多大卡的热量，是一公斤木柴发的热量的二倍多。

七百多年前，著名的意大利旅行家马可·波罗到过中国，看见中国人烧煤炼铁，这是他生平第一次看到煤做燃料。马可·波罗在他的游记里记载了这件新鲜事。书中写道，中国有一种黑石头，能够燃烧，着起火来象木柴一样，而且终夜不灭。

当时，欧洲人读了马可·波罗的游记，都觉得十分新奇。他们哪里知道，中国人用煤做燃料，都已经有一千二三百年了。我们的祖先在世界上最早发现了煤这种燃料。

不过，用煤做燃料是很大的浪费。这是因为，从煤里还可以提炼出煤焦油、氨水等重要的化工原料，在燃烧时都白白毁掉了。况已，烧煤炉做饭，热量四散，不用火时也在消耗煤，燃料的有效利用率很低。

煤的形成

煤是古代植物遗体堆积在湖泊、海湾、浅海等地方，经过复杂的生物化学和物理化学作用转化而成的一种具有可燃性能的沉积岩。煤的化学成分主要为碳、氢、氧、氮、硫等元素。在显微镜下可以发现煤中有植物细胞组成的孢子、花粉等，在煤层中还可以发现植物化石，所有这些都可以证明煤是由植物遗体堆积而成。

科学家们在地质考察研究中发现，在地球上曾经有过气候潮湿、植物茂盛的时代，如石炭纪、二迭纪（距今约3亿年）、侏罗纪（距今约1.3亿～1.8亿年）等。当时大量繁生的植物在封闭的湖泊、沼泽或海湾等地堆积下来，并迅速被泥砂覆盖，经过亿万年以后，植物变成了煤，泥砂变成了砂岩或页岩。由于有节奏的地壳运动和反复堆积，在同一地区往往具有很多煤层，每层煤都被岩石分开。

由植物变为煤的过程可以分为三个阶段：

（1）菌解阶段，即泥炭化阶段。当植物堆积在水下被泥砂覆盖起来的时候，便逐渐与氧气隔绝，由嫌气细菌参与作用，促使有机质分解而生成泥炭。通过这种作用，植物遗体中氢、氧成分逐渐减少，而碳的成分逐渐增加。泥炭质地疏松、褐色、无光泽、比重小，可看出有机质的残体，用火柴烧可以引燃，烟浓灰多。

（2）煤化作用阶段，即褐煤阶段。当泥炭被沉积物覆盖形成顶板后，便成了完全封闭的环境，细菌作用逐渐停止，泥炭开始压缩、脱水而胶结，碳的含量进一步增加，过渡成为褐煤，这称为煤化作用。褐煤颜色为褐色或近于黑色，光泽暗淡，基本上不见有机物残体，质地较泥炭致密，用火柴可以引燃，有烟。

（3）变质阶段，即烟煤及无烟煤阶段。褐煤是在低温和低压下形成的。如果褐煤埋藏在地下较深位置时，就会受到高温高压的作用，使褐煤的化学成分发生变化，主要是水分和挥发成分减少，含碳量相对增加；在物理性质上也发生改变，主要是密度、比重、光泽和硬度增加，而成为烟煤。这种作用是煤的变质作用。烟煤颜色为黑色，有光泽，致密状，用蜡烛可以引燃，火焰明亮，有烟。烟煤进一步变质，成为无烟煤。无烟煤颜色为黑色，质地坚硬，有光泽，用蜡烛不能引燃，燃烧无烟。

煤是古代千百年来植物的遗体，主要的是树木，在地面上堆积而成的极厚的黑色腐植质，由于地壳的不断的变动，埋入了地下，经过长时间的地质作用下，长时间的与空气隔绝，并在高温高压下，再经过一系列的物理化学变化等因素，形成的黑色的可燃的沉积岩，这样就形成了煤。

在地球的历史上，最有利形成煤的地质年代，主要是晚古生代的石碳纪、二叠纪；中生代的侏罗纪；以及新生代的第三纪。

当我们在显微镜观察煤的断面时，我们可以明显的看到树木的年轮线，这就有力的证明了煤炭是由树木演变而来的。

一层层的煤炭，就是一层又一层的树木和植物的不断的堆积，又经过不断的地质的变迁，在不同的年代进入了地下，再经过不断的物理化学作用之下，变成了今天地下一层层煤炭的！

原来，在地质历史期间，某些时期的环境对煤的形成非常有利。在这些时期中，由于气候条件适宜，地面到处繁殖着茂密高大的植物，在海滨和内陆沼泽地带，也生长着大量高等或低等植物、水草以及浮游生物等等。由于后来的地壳变动，这些植物就一批一批地被埋在地面的低凹地区、沼泽或海洋的边缘地带。这些被泥沙掩埋的植物，长期地受着压力、地心热力细菌的作用，原来所含的氧气、氮气以及其他挥发物质等都慢慢地跑掉了，所剩下来的大部分都是“炭”（这种作用一般称为“碳化作用”）。这样就最先形成泥炭，随后泥炭被埋藏得越来越深，受到压力和温度的作用，碳质的比例继续增高，就逐渐变成褐煤、烟煤和无烟煤。简单的说来，煤就是经过这样的碳化作用以及凝胶作用变来的。

由于各地地壳运动特点不同，有的地区地壳下降速度和植物遗体堆积速度大体相当，保持均衡，就可能形成较厚的煤层；有的地方地壳沉降速度变化很大；则可能形成许多薄的煤层。可见，煤的成因还和一个煤矿的煤层厚薄、煤层多少有关系呢!

煤形成以后，在漫长的地质时代中，还继续不断地经受着各种变动和变化。如地壳的构造运动可以使原来水平的煤层发生褶皱和断裂，有一些煤层被掩埋到地下更深的地方去了，因此至今还沉睡在地下未被人们发现；而另一些煤层埋藏得比较浅，而且经过后来的风化、侵蚀作用而露出地表，我们根据这些露出在地表的“煤苗子”，就比较容易找到煤矿。

煤既是动力燃料，又是化工和制焦炼铁的原料，素有“工业粮食”之称。众所周知，工业界和民间常用煤做燃料以获取热量或提供动力，世界历史上，揭开工业文明篇章的瓦特蒸汽机就是由煤驱动的。此外，还可把燃煤热能转化为电能进而长途输运，火力发电占我国电力结构的比重很大，也是世界电能的主要来源之一。

我国的煤炭主要分布于北方和西南。北方主要分布在山西、内蒙古、新疆、陕西、河南、河北、山东、苏北、两淮、东北、宁夏。其中华北各区储量占全国的60％以上。山西省探明储量约占全国的1／3，号称我国的“煤海”。江南八省区的煤炭储量，仅占全国总储量的很少一部分。

我国除上海市外，全国其他各省区都有煤炭分布，因而各地均有煤矿。目前我国年产量超过1000万吨的大煤矿主要是：黑龙江的鸡西、鹤岗，辽宁的抚顺、阜新，河北的开滦、峰峰，山西的大同、阳泉，河南的平顶山，安徽的淮北、淮南，江苏的徐州等12个煤炭基地，它们全都分布在北方。

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。

中文名称： 煤 英文名称： coal 定义： 古代植物遗体经成煤作用后转变成的固体可燃矿产。 所属学科： 电力（一级学科）；燃料（二级学科） 煤炭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，由碳、氢、氧、氮等元素组成的黑色固体矿物。 煤的生成 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。

煤炭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物。是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。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。

具体形成过程如下：

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。 　一座煤矿的煤层厚薄与这地区的地壳下降速度及植物遗骸堆积的多少有关。地壳下降的速度快，植物遗骸堆积得厚，这座煤矿的煤层就厚，反之，地壳下降的速度缓慢，植物遗骸堆积的薄，这座煤矿的煤层就薄。又由于地壳的构造运动使原来水平的煤层发生褶皱和断裂，有一些煤层埋到地下更深的地方，有的又被排挤到地表，甚至露出地面，比较容易被人们发现。还有一些煤层相对比较薄，而且面积也不大，所以没有开采价值，有关煤炭的形成至今尚未找到更新的说法。 　煤炭是这样形成的吗？有些论述是否应当进一步加以研究和探讨。一座大的煤矿，煤层很厚，煤质很优，但总的来说它的面积并不算很大。如果是千百万年植物的枝叶和根茎自然堆积而成的，它的面积应当是很大的。因为在远古时期地球上到处都是森林和草原，因此，地下也应当到处有储存煤炭的痕迹；煤层也不一定很厚，因为植物的枝叶、根茎腐烂变成腐植质，又会被植物吸收，如此反复，最终被埋入地下时也不会那么集中，土层与煤层的界限也不会划分得那么清楚。 　但是，无可否认的事实和依据，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。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：

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。

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。

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。

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。

具体来讲，煤有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤等几种，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。

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。