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煤地质学
时间:2009-01-06  作者:   来源:
 
 

    以地质理论为基础,研究煤盆地以及与煤共生的其他矿产(、等)的物质成分、成因、性质及其分布规律的学科。也称煤田地质学。是地质学中形成较早的分支学科。煤地质学与大地构造学、矿床学、地球物理探矿和石油地质学等密切相关。

    煤是重要能源之一,也是炼焦工业和冶金工业的重要原料。炼焦过程中可获得焦油、煤气和氨水等副产品,从中还可制取化学工业原料苯、甲苯、酚和萘等。这些化学工业原料是染料、药品、肥料、炸药、人造纤维等几百种产品的重要原料。20世纪70年代初期石油危机出现后,煤的液化和气化燃料又使煤作为洁净燃料成为能源的组成部分。煤或煤灰中还可提取有益的金属元素如锗、镓、钒、金、铀等(见)。煤在国民经济中不仅是重要的能源,也是多种工业的重要原料。

    研究简史:煤地质学的发展大致可分为4个阶段。

    早期用煤阶段 

    中国是世界上最早发现和利用煤的国家。辽宁新乐古文化遗址(6000多年前)中,就发现过煤制工艺品。《山海经》中称煤为“石涅”,并载有几处煤产地。中国现已发现河南巩县西汉时用煤饼炼铁的遗迹。魏晋时称煤为“石墨”或“石炭”,晋《水经注》中有“石墨可书,又燃之难烬,亦谓之石炭”,说明当时对煤的染手、耐烧等特性已有了认识。“煤”和“煤炭”两词始见于《本草纲目》。在《天工开物》一书中,记述了煤矿开采的通风排气、顶板支护等,还对煤的块度进行分类,并对产地作了记述,如“明煤产北,碎煤产南”;关于煤的性质与用途分类则有:“炎(焰)高者曰饭炭,用于炊烹;炎平者曰铁炭,用于冶铁”;还有“凡取煤经久者,从土面能辨有无之色,然后掘挖深至五丈许方始得煤”的记载。

    希腊和古罗马也是用煤较早的国家,希腊学者泰奥弗拉斯托斯在约公元前。

    300年所著《石史》中载有煤的性质和产地;古罗马大约在2000年前开始用煤加热。

    萌芽时期:18世纪后半期,蒸气机的应用使煤的需求量大增。19世纪中期,欧洲许多国家成立地质机构,开办矿业学校,开展地质调查,采煤工业迅速发展。此后,炼焦工业兴起,气化工业诞生。1870年左右首次在显微镜下发现煤是从植物转变而来,证明了煤的有机成因说。

    形成时期:19世纪末期到20世纪初期,电力工业、冶金工业、有机合成工业蓬勃发展,用煤量大幅度增加。为了适应煤炭生产的需要,大力开展大煤田的地质调查研究,这一时期对煤系地层、构造、煤的成因和性质等方面,有较多的著述,如D.E.怀特和R.蒂森的《煤的起源》(1913)、蒂森的《古生代烟煤的构造》(1920)和的《条带状烟煤的四种可见组分》(1919)。煤地质学的研究和发展,使其从矿床学和采矿学中分了出来,成为独立的学科。

    发展时期:20世纪30年代以后,煤地质学得到比较系统的发展,并进一步分化形成几个分支学科,如和煤化学在研究煤的成因、成分、物理化学性质、工艺性质的同时,引进其他有关学科进行综合性研究,强调煤质、煤层、含煤岩系的变化和分布规律与地质因素之间的关系。

    基本内容:

    煤地质学的基本内容有以下几个方面:

    煤的物质成分和性质 

    用岩石学方法研究煤的物理组成和类型的学科为煤岩学;用化学方法研究煤的元素组成和工艺性质的学科为煤化学。

    成煤作用:研究泥炭化作用阶段、成岩作用阶段和变质作用阶段的转变因素、条件、过程和内容,找出煤的成分和性质复杂多样的原因,认识煤质的变化和分布规律,进行煤质评价和预测。

    含煤岩系和煤层:研究内容包括含煤岩系的地质时代、地层划分、岩性、岩相组成、旋回结构以及煤层、岩层对比等。

    含煤岩系沉积古地理:研究三角洲平原、滨海平原、冲积平原、湖泊三角洲等沉积环境及其亚环境中的含煤岩系特点和发育在不同沉积环境中的各种成煤模式,以便预测煤层的分布和煤质特征等。

    煤盆地分析与煤的区域分布规律:聚煤盆地分析以盆地为整体,从演化发展的观点进行古环境和古构造相结合的分析,并进行区域大地构造、古气候、海水进退以及盆地在古大陆的位置等背景分析。煤的区域分布规律则从植物演化、气候条件、古地理环境、古构造学等方面对较大区域直至全球的煤聚集规律进行研究。

    煤与石油、天然气在成因上的联系:已知有些含煤岩系产出石油、天然气,有的石油建造发育有煤层,因而从成因上研究煤、石油、天然气的共生关系,具有理论和实际意义。煤作为油气源岩已经成为煤岩学和油气勘探工作的一个重要研究课题。

    与煤共生的沉积矿产和某些与煤相邻矿产的关系

    与煤相邻的矿产主要指区域岩浆热变质煤的附近有可能发育金属矿产。研究它们之间的关联,有助于更好地进行综合找矿勘探,提高矿产勘探效率,更有效地寻找、开发有关矿产。

    发展方向:1973年开始出现的石油危机,迫使人们寻找替代石油的能源,因而大力开发煤炭资源,已成为一些国家能源政策的重要组成部分。大力勘探煤炭资源,提高煤的利用效益,发展煤的热解液化、气化、合成等煤的综合利用,是世界解决能源问题的共同趋势。煤和石油、天然气在形成上存在着密切的成因联系,因此,煤地质学和的研究有相互渗透的趋势。由于寻找掩盖区煤田的任务加重,因此的应用也日益重要。例如,应用反射地震成果来解释地下煤层的赋存部位和展布,已取得成功等。煤和黑色页岩中锗、镓、钒、金等元素的富集的研究,已成了煤和黑色页岩有机地球化学的研究方向。70年代以来,把沉积学的进展应用于煤地质学,在聚煤盆地分析、成煤沉积环境模式的建立和煤田煤质预测等方面都取得了成效,煤沉积学和煤盆地分析研究的重要性日益显著。

    参考书目:
            北京地质学院煤田教研室:《煤田地质学》,中国工业出版社,北京,1962。
            武汉地质学院煤田教研室编:《煤田地质学》(上册,地质出版社,北京,1979。
            杨起、韩德馨主编:《中国煤田地质学》(上册,煤炭工业出版社,北京,1979。
            D.G.Murchisonand  T.S.Westoll eds,  Coal and Coalbearin, Oliver and 
            Boyd, Edinburgh,1968.

 
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