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bb电子地质能源知识之一

2024-04-15 10:59:47
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  bb电子bb电子煤 (coal):煤是地质时期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。 煤主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成,碳、氢、氧三者总和约占有机质的95%以上,是非常重要的能源,也是冶金、化学工业的重要原料,有褐煤、长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤和无烟煤这几种分类。

  沉积岩或沉积物中的有机质统称为沉积有机质,是形成化石能源矿产的物质基础。沉积有机质本身具有生物学、化学和岩石学的三重属性,因此了解生物组成及其基本化学特征,是进一步研究沉积有机质形成、转化过程及在地壳中聚集分布规律的必备基础。

  沉积有机质来源于活的有机体及其新陈代谢产物,包括煤、沥青等聚集有机质以及泥岩、灰岩等中的分散有机质。有机体死亡后遭受降解,一部分降解产物通过生物作用进行再循环,一部分通过某些物理化学作用被转化为简单分子逸入大气或水体,另一部分与分解后的生物残体一道bb电子,随同矿物质混入沉积物被埋藏下来,形成了所谓的沉积有机质。生物质的原始物质组成以及生物质向沉积有机质转化中的种种物理化学过程,对沉积有机质性质和分布起到了至关重要的控制作用。

  沉积有机质的聚集受控于多种地质边界条件,一是要有足够生物量的供给,二为存在生物聚合物向沉积聚合物转化提供环境条件,三是要保证沉积有机质不被无机沉积物过分“稀释”而相对集中,四是能使沉积有机质形成后得以妥善保存且在一定地质历史中不被再次破坏。只有这些地质边界条件得到满足,沉积有机质才能聚集起来。地质条件的不同或变化,决定了沉积有机质在地壳中的分布状况。

  地壳中碳物质的赋存形式具有多样性,例如沉积有机碳、生物有机碳、碳酸盐碳、大气碳、水中溶解碳、元素碳等。沉积有机碳只占所有碳物质的很小一部分,总量约为1.3×106t,并以不溶有机碳为主。其中:不溶沉积有机碳所占比例接近总量的96%,可溶有机碳不到4%;黏土岩和页岩中沉积有机碳占71%,碳酸盐岩中为14%,煤层中小于0.2%。据估计,每年生物原始有机碳的生产量在海洋中为(1.5--7)×106t,在陆地为(1.4--7.8)×106t,其中只有0.01%---10%可避免生物循环或地面变化而进入沉积物。

  沉积有机质在地下的受热温度为地壳某一深度处地热场的温度。地热场的两个要素为地温梯度和岩石热导率,温度由大地热流造成。地温梯度为单位深度条件下地温的变化幅度,一般用℃/100m表示。地温梯度与岩石热导率之间的乘积即大地热流值,用大地热流单位(HFU)或mW/m2表示。地温梯度乘以埋藏深度在加上地表浅处恒温带温度,就是沉积有机质在地下所受的地热场温度。

  沉积有机质形成距今的时间不等于其演化时限。广义而言,演化时限系指沉积有机质在地质历史中达到最高受热温度之前经受不断增温的持续时间。狭义上来讲,演化时限是在某一温度段下演化发生进展的时间,为有效受热时间。时间与温度同为沉积有机质演化的重要因素,演化程度与它们之间互呈函数关系,目前世界上已为此建立了多种数学模型或图解模型。

  沉积有机质演化过程中的压力效应是客观存在的,起因于静压力和动压力两种类型。静压力是由上覆岩柱的重力所引起,动压力分别起源于构造挤压应力和构造剪切应力。不同来源的压力或应力,对沉积有机质演化的作用效果有所差异。

  沉积有机质演化类型是根据地质因素的不同或影响程度,对演化成因所做的划分,对煤而言称为煤化作用类型,对烃源岩则可叫做有机质成熟作用类型。一般而言,依据主要热源和古地热场类型的不同,划分出深成热演化作用、岩浆热演化作用、动力演化作用、燃烧热演化作用、热液热演化作用等类型。

  深成演化作用是在正常地热场条件下、埋藏深度不断加大的过程中进行的,故也成为深埋热演化作用或正常热演化作用。地热场的热源来自地壳深部放射性元素蜕变热,热场的影响范围较大,故常常被称为区域热演化作用。严格来说,所有其他类型的地热场都是在正常地热场背景上的叠加,因此沉积有机质的演化不可避免地要经历深成演化阶段。换言之,深成演化作用是沉积有机质热演化的一种基本作用类型。

  岩浆热演化作用是在异常高热地热场条件下发生的,岩浆上涌带来的热流与正常地热场背景的叠加,为演化提供了较为强大的热源。根据岩浆侵位与煤系或煤层之间的关系,可区分出区域岩浆热演化作用和岩浆接触热演化作用两种类型。作用类型的不同,导致作用结果出现明显差异。

  岩浆接触热演化作用起源于岩浆与含沉积有机质岩系或有机质的近距离或直接接触。致使接触演化发生的一般是小型的浅成侵入体,如岩脉、岩墙、岩床等,也有大型的岩株岩瘤或岩基出现,岩浆高温的热传导、气水热液以及岩浆期后残余释放热导致沉积有机质发生演化,岩浆侵位时对地层造成的压力也对演化起到了重要推动作用。因此,岩浆接触热演化作用对沉积有机质具有短时高温的作用特征,且影响范围与深成热演化和区域岩浆热演化作用相比,一般较为狭窄。

  含有能源资源的沉积岩系是一套在成因上有共生关系并含有油、气、煤层(或煤线)或油页岩等的沉积岩层,常根据所含的不同资源简称为含油、气岩系,煤系或含油页岩系等。这些沉积岩体在一定的构造条件、古气候和古生物条件及沉积古地理环境下,就形成含能源资源的沉积盆地的沉积充填。沉积盆地的沉积古地理环境特征是决定能源聚集的重要条件。

  在煤系的形成过程中,泥炭堆积以前、堆积同期及其以后的沉积环境,都直接影响煤层的厚度和形态、煤层的侧向分布以及煤岩的组成和煤质特征。成煤的泥炭沼泽形成以前的沉积环境,塑造了煤层聚集的地形、地貌条件,因而影响煤层的厚度变化及形态与分布。与泥炭沼泽同期存在的沉积环境配置,不仅直接影响煤层的形态及分布,而且与泥炭沼泽内部的环境共同控制了煤的组成,即煤岩、煤质的变化。成煤后的沉积环境,将影响泥炭层的保存条件及其后期剥蚀,而且间接影响煤质。

  煤层是地壳中由植物遗体转变而成的成层可燃沉积矿产,由有机物质和混入的无机矿物质所组成。煤层是含煤岩系中有机质集中分布的部分,在含煤岩系中常常赋存于一定的层位,煤层与其他共生的岩石类型构成特定的沉积序列。煤层的层位和层数、煤层的顶底板、煤层形态和煤层厚度变化等是制订矿区开发规划和矿井建设的重要依据,也是影响煤矿正常生产过程的重要地质因素。在煤田普查勘探和煤矿生产中,煤层是主要勘探和开采的对象。

  煤层是由泥炭层转化而来的,泥炭沼泽可以发育于各种各样的沉积环境能源bb电子,形成的煤层也可以赋存于各种不同的沉积序列中。泥炭的堆积必须具备下列条件:首先是植物的大量繁殖,这是泥炭的物质来源;其次是沼泽水位的逐步抬升,以避免有机质的氧化分解;再次,在沼泽生存的过程中碎屑沉积物的注入必须是贫乏的,以保证泥炭的质量。

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