煤化学第一章作业

高等煤化学作业1.中国煤变质为什么具有南北分区、东西分带的特点？答：中国煤变质与中国大地构造格局的形成与演化是分不开的，在这一过程中，印支运动、燕山运动以及喜马拉雅运动，特别是燕山期的岩浆活动对中国煤变质的分布产生了决定性的影响。经过多阶段的变质演化、不同阶段经受了不同的热源及相应的地温梯度、深成变质作用之后又叠加了各种类型的异常热变质作用，使中国煤变质具有南北分区、东西分带的特点。自北而南，中国煤变质程度有增强之势，反映在煤的异常热叠加变质作用的广泛性以及叠加强度由北向南增大：北部基本上以煤的深成变质作用为主，异常热叠加变质作用只在局部出现，且多以轻度--中度叠加变质作用为主；中部煤的异常热叠加变质作用明显增强，且分布较普遍；而南部，尤其是东南部则分布更广、更显著。自西向东，中国的异常热叠加变质作用由弱变强：西部以煤的深成变质作用为主，异常热叠加变质作用较弱；而东部异常热叠加变质作用比较普遍，且其强度往东有增大的趋势，如松辽、华北以及华南3个地区。煤的异常热叠加变质作用由西往东增强，是与地壳厚度由西往东变薄、居里等温而埋深变浅、构造活动性及岩浆活动由弱增强的变化规律是一致的，这是太平洋板块向东亚太陆多次两向俯冲，其影响程度自东向西减弱的结果。2.为什么说中国煤的叠加变质作用具有普遍性？它对中国煤炭资源有什么影响？答：中国煤，尤其是晚古生代煤形成后大多经历了三个变质演化阶段。第一演化阶段普遍进行深成变质作用。由于煤的深成变质程度取决于煤所经受地温的高低及其持续时间的长短，华北石炭二叠纪煤系厚度较薄，而其上覆三叠系除少数地区外一般也不厚，因此大部分华北晚古生代煤为低煤级烟煤。第二演化阶段以多热源叠加变质作用为主，使已形成的低煤级煤在正常地温之上又经受新加上的异常热，如岩浆侵入热及其派生的热液、热气，岩体中放射性元素的蜕变热，又如沿深大断裂上导的高温和莫霍面抬升形成的地热场异常等，导致煤的叠加变质作用。其中以成煤期后的岩浆活动，特别是燕山期岩浆侵入叠加的区域岩浆热变质作用显著，使部分低煤级煤提高到中、高煤级，从而使中国赋存着适于多种用途的各种变质程度的煤。还应强调的是，叠加变质作用，特别是区域岩浆热变质的叠加，对生于、储于煤层的煤层气而言，将有助于增加其含气量和提高煤的渗透率。煤的第三演化阶段则以奠定中国煤变质格局为特征。古近—新近纪构造变动使已形成的煤变质分带发生位移，如北北东向的长治—紫荆关断裂的右旋活动使在第二演化阶段的纬向高变质煤带发生了位移，即与断裂带西侧沁水盆地北部的高变质煤带相对应的断裂带以东的太行山东麓和鲁中高变质煤带，明显地向南移动了纬度1°左右的距离；而与断裂带西侧沁水盆地南部的煤高变质带相对应的断裂带东侧河南荥巩、焦作、永夏，安徽淮北，江苏丰沛和山东陶枣高变质煤带，也明显地南移了纬度1°左右。由于存在各种促使煤变质的热源，因而煤变质作用也有几种类型。煤在普遍进行深成变质的基础上，又可能经受一种或一种以上的其他类型的变质作用，构成了煤的多热源叠加变质作用，如叠加一次甚至一次以上的区域岩浆热变质，又如叠加热液变质、热水变质作用，以及同时叠加区域岩浆热变质和热液变质作用等，其中叠加区域岩浆热变质作用最常见，也最有利于煤层气的富集与渗出。高等煤化学作业3.什么是煤化作用跃变？答：煤化作用不是线性均匀演变而是跳跃式变化的。当镜质组最大反射率接近0.5%阶段时，脂肪族、脂环族和侧链开始从富氢镜质体和壳质组脱落，生成沥青质，表征着煤的沥青化作用的开始。有时，在低煤化程度煤的镜质组裂隙和微孔中所见弱反射、强荧光的次生显微组分渗出沥青体，就是沥青化作用的产物。沥青化作用的开始，代表着煤化作用的第一次跃变。它与石油开始形成阶段相当。当煤化作用进行到镜质组最大反射率约为1.3%时，以生成液态烃为主的沥青化作用转变为以裂化反应为主，已经形成的沥青被裂化为小分子气态烃，生成大量非芳香组分的挥发分，这代表着煤化作用的第二次跃变。它与石油的“消亡线”和湿气开始大量生成阶段相当。煤化作用进行到镜质组最大反射率为2.0%的贫煤阶段时，由形成湿气转为生成干气，煤的分子结构单元出现方向性，开始作有序化排列。到无烟煤阶段，芳香叠片已接近平行排列，镜质组反射率具有明显的各向异性。这一明显变化代表着煤化作用第三次跃变。及至演化到超无烟煤阶段，镜质组最大反射率仍在继续增高，而镜质组最小反射率却由增高转为减低，煤的各向异性更加显著，这代表着煤化作用的第四次跃变。煤化作用第三次和第四次跃变都以生成甲烷的方式逸出大量氢为特点。4.各个跃变的分界是多少，具有什么特征？答：第一次跃变：发生在长焰煤开始阶段(Cdaf=75％～80％，Vdaf＝43％，镜质体反射率Romax＝0.6％)，与石油开始形成阶段相当。即与生油阶段相当。第二次煤化跃变：出现在肥煤到焦煤阶段Cdaf＝87％，Vdaf＝29％，Romax＝1.3％。镜质体发射率Romax＝1.3％对应于石油的“死油线”，煤化台阶第三次跃变：发生于烟煤变为无烟煤阶段Cdaf=91％，Vdaf＝8％，Romax＝2.5％。煤化作用的第三次跃变以后，就是有人称为无烟煤化作用和半石墨化作用的阶段，代表了煤化作用的最终阶段，其产物是无烟煤和变无烟煤的形成。第四次跃变：为无烟煤与变无烟煤分界Cdaf＝93.5％，Hdaf=2.5％，Vdaf＝4.0％，镜质体反射率Rmax＝4％，Rmin＝3.5％。已经不属于煤化作用阶段。高等煤化学作业