成煤原始物质与堆积环境煤田地质学课件.ppt

1、第一章第一章成煤原始物质与堆积环境成煤原始物质与堆积环境Goal of study成煤作用演化阶段的划分成煤作用演化阶段的划分植物遗体的堆积环境有哪些植物遗体的堆积环境有哪些泥炭沼泽形成条件有哪些泥炭沼泽形成条件有哪些泥炭沼泽形成方式泥炭沼泽形成方式泥炭沼泽的类型泥炭沼泽的类型预备知识预备知识v煤是由植物遗体经过复杂的生物、化学作用转煤是由植物遗体经过复杂的生物、化学作用转变而来；变而来；v从植物死亡从植物死亡煤经历的演变过程为成煤作用；煤经历的演变过程为成煤作用；v两个阶段的划分：两个阶段的划分：p腐泥化阶段：植物在泥炭沼泽、湖泊或浅海中不断繁腐泥化阶段：植物在泥炭沼泽、湖泊或浅海中不断繁殖

2、，遗体在微生物参与下经过生物地球化学作用形成殖，遗体在微生物参与下经过生物地球化学作用形成腐泥（泥炭）；腐泥（泥炭）；p煤化作用阶段：泥炭（腐泥）在温度、压力等作用下煤化作用阶段：泥炭（腐泥）在温度、压力等作用下形成煤的过程。具体可划分成岩和变质作用。形成煤的过程。具体可划分成岩和变质作用。一、植物演化与成煤作用的关系一、植物演化与成煤作用的关系 植物界可分为低等植物和高等植物两大类别。植物界可分为低等植物和高等植物两大类别。 属于低等植物的有藻类和菌类属于低等植物的有藻类和菌类，存在于元古代到早泥，存在于元古代到早泥盆世，盆世，为植物发展演化的菌藻类植物时期为植物发展演化的菌藻类植物时期。高

3、等植物是由低等植物历经长期演变而来的，高等植物是由低等植物历经长期演变而来的，在形体在形体结构和生理功能特征上都比低等植物更加复杂结构和生理功能特征上都比低等植物更加复杂。成煤作用也就具有阶段性：成煤作用也就具有阶段性：原因在于植物演化与成煤原因在于植物演化与成煤作用具有密切关系，而植物演化具有明显的阶段性作用具有密切关系，而植物演化具有明显的阶段性。1 1菌藻类植物时代菌藻类植物时代 元古代到早泥盆世为低等植物发育时代。因此不元古代到早泥盆世为低等植物发育时代。因此不可能有大规模的聚煤作用发生。由低等植物经过一系可能有大规模的聚煤作用发生。由低等植物经过一系列变化形成的煤，其灰分很高，有一定

4、的发热量。这列变化形成的煤，其灰分很高，有一定的发热量。这类煤称为类煤称为“石煤石煤”，如我国南方寒武纪的，如我国南方寒武纪的“石煤石煤”。2 2裸蕨植物时代裸蕨植物时代p晚志留世晚志留世至至早中泥盆世早中泥盆世为世界上最古老的陆生植为世界上最古老的陆生植物时代。植物由水生到陆生的转化过程，是植物物时代。植物由水生到陆生的转化过程，是植物由低等向高等发展的重要转折时期。由低等向高等发展的重要转折时期。p裸蕨类植物是地质历史上最早的陆生植物裸蕨类植物是地质历史上最早的陆生植物，仅能仅能适宜滨海潮湿低地适宜滨海潮湿低地。其高度不足。其高度不足1m1m，裸厥植物仍，裸厥植物仍然是比较原始的植物。然是

5、比较原始的植物。代表种类为光蕨、工蕨和带蕨代表种类为光蕨、工蕨和带蕨 代表植物为石松、楔叶、真蕨类代表植物为石松、楔叶、真蕨类 3 3蕨类、种子蕨类植物时代蕨类、种子蕨类植物时代 晚泥盆世至晚二叠世早期，是高等植物发晚泥盆世至晚二叠世早期，是高等植物发育、发展和演化的最重要的时期，以孢子植物育、发展和演化的最重要的时期，以孢子植物蕨类和裸子植物的种子蕨为主。蕨类和裸子植物的种子蕨为主。这个时期的气这个时期的气候条件是温暖、潮湿，适合植物生长，在全球候条件是温暖、潮湿，适合植物生长，在全球范围内比较一致。如石炭范围内比较一致。如石炭- -二叠纪煤层形成于二叠纪煤层形成于此时代。此时代。v石炭石炭

6、- -二叠纪是全世界范围内最重要的聚煤时二叠纪是全世界范围内最重要的聚煤时期期，地势比较平坦，植物繁盛，聚煤作用强，地势比较平坦，植物繁盛，聚煤作用强，为第一大聚煤时期为第一大聚煤时期，形成了分布广泛的聚煤盆，形成了分布广泛的聚煤盆地和含煤地层。地和含煤地层。v在我国华北和华南地区存在着重要的石炭在我国华北和华南地区存在着重要的石炭- -二二叠纪煤炭盆地。如鄂尔多斯盆地、华北盆地、叠纪煤炭盆地。如鄂尔多斯盆地、华北盆地、华南盆地等。华南盆地等。 4 4裸子植物时代裸子植物时代v自晚二叠世晚期至中生代，是裸子植物最为繁盛自晚二叠世晚期至中生代，是裸子植物最为繁盛的时代。的时代。主要特点是：主要特

7、点是：地球上干旱气候带扩大，地球上干旱气候带扩大，石炭石炭- -二叠纪的植物群逐渐衰落，由蕨类植物进入二叠纪的植物群逐渐衰落，由蕨类植物进入到裸子植物繁盛时期。到裸子植物繁盛时期。v侏罗纪和早白垩世被认为是世界上第二个重要的侏罗纪和早白垩世被认为是世界上第二个重要的聚煤期。聚煤期。在我国，在我国，侏罗纪是最为重要聚煤时期。侏罗纪是最为重要聚煤时期。5 5被子植物时代被子植物时代 早白垩世以后至古、新近纪是植物进入到早白垩世以后至古、新近纪是植物进入到高级发展的重要阶段。高级发展的重要阶段。但是，这个时期构造活但是，这个时期构造活动更加强烈，气候分带也更加明显。动更加强烈，气候分带也更加明显。这

8、个时期这个时期被称为世界上第三个重要聚煤时期。被称为世界上第三个重要聚煤时期。白垩纪的鸟类和被子植物白垩纪的鸟类和被子植物 被子植物的花被子植物的花 v地质历史时期的聚煤作用是与地质历史中植物地质历史时期的聚煤作用是与地质历史中植物演化密不可分的演化密不可分的，植物的演化和发展决定了聚植物的演化和发展决定了聚煤作用的发生煤作用的发生; ;v因此要首先研究因此要首先研究植物的演化特点植物的演化特点，将植物演化，将植物演化研究与研究与地质历史发展、盆地聚煤作用研究地质历史发展、盆地聚煤作用研究紧密紧密的结合起来，阐明的结合起来，阐明聚煤作用的机制聚煤作用的机制。二、植物组成二、植物组成 ( (一一

9、) )高等植物的器官高等植物的器官 根：根：植物进化过程中适应陆生条件所形成的一种植物进化过程中适应陆生条件所形成的一种器官，器官，它具有吸收、支持、合成和贮藏的功能它具有吸收、支持、合成和贮藏的功能。 茎：茎：主要功能是将水分、无机盐类和有机营养物主要功能是将水分、无机盐类和有机营养物质运送到植物体的各个部分质运送到植物体的各个部分，此外，还有贮藏养，此外，还有贮藏养料的功能。料的功能。 叶：叶：主要功能是光合作用和蒸腾作用，它们都是主要功能是光合作用和蒸腾作用，它们都是植物赖以生存所必须的植物赖以生存所必须的。 ( (二二) )高等植物的组织高等植物的组织 根据高等植物的组织功能和结构的不

10、同，根据高等植物的组织功能和结构的不同，可划分为可划分为分生组织、薄壁组织、保护组织、输分生组织、薄壁组织、保护组织、输导组织、机械组织和分泌组织导组织、机械组织和分泌组织。其中，。其中，后后5 5种种组织都是器官形成时由分生组织衍生的细胞发组织都是器官形成时由分生组织衍生的细胞发展而成。展而成。123456三、植物的组成和化学性质三、植物的组成和化学性质 植物主要是由有机物质构成植物主要是由有机物质构成，但也含有一定，但也含有一定量的无机物质。不论是低等量的无机物质。不论是低等植物植物还是高等植物，还是高等植物，主要都是由碳水化合物主要都是由碳水化合物（包括纤维素、半纤维（包括纤维素、半纤维

11、素和果胶质等）素和果胶质等）、木质素、蛋白质和脂类化合、木质素、蛋白质和脂类化合物等组成。物等组成。各类植物以及同一植物的不同部分各类植物以及同一植物的不同部分其有机组成各不相同。其有机组成各不相同。低等植物主要由蛋白质低等植物主要由蛋白质和碳水化合物组成，脂肪含量比较高。和碳水化合物组成，脂肪含量比较高。 高等植物的组成则以高等植物的组成则以为主。为主。 木本植物的有机组成差别很大，活细胞中木本植物的有机组成差别很大，活细胞中的原生质主要是由蛋白质组成，茎和叶以纤维的原生质主要是由蛋白质组成，茎和叶以纤维紫、木质素为主。植物的角质膜、木栓层、孢紫、木质素为主。植物的角质膜、木栓层、孢子和花粉

12、则含有大量的脂类化合物。子和花粉则含有大量的脂类化合物。植物的有植物的有机组成的差别，直接影响到它的分解和转化，机组成的差别，直接影响到它的分解和转化，影响到煤的性质和利用。影响到煤的性质和利用。 （一）碳水化合物（一）碳水化合物 碳水化合物包括碳水化合物包括纤维素、半纤维素和果胶质等纤维素、半纤维素和果胶质等，其中，其中，纤维素是构成植物细胞壁的主要成分纤维素是构成植物细胞壁的主要成分。（二）木质素（二）木质素 木质素也是植物细胞键的主要成分，常分布于植物机械组木质素也是植物细胞键的主要成分，常分布于植物机械组织的细胞壁中，能增强坚固性，起支持作用。织的细胞壁中，能增强坚固性，起支持作用。（

13、三）蛋白质（三）蛋白质 在植物体内，蛋白质含量所占比重不大。由于它是构在植物体内，蛋白质含量所占比重不大。由于它是构成植物细胞原生质的主要物质，因此在植物生存过程中起成植物细胞原生质的主要物质，因此在植物生存过程中起着重要作用。着重要作用。 脂类化合物主要指不溶于水，而溶于醚、苯、氯仿等有机质溶脂类化合物主要指不溶于水，而溶于醚、苯、氯仿等有机质溶剂的有机化合物。剂的有机化合物。1 1脂肪：脂肪：在碱性溶液中，生成脂肪酸及甘油，从泥炭、褐煤中提炼出在碱性溶液中，生成脂肪酸及甘油，从泥炭、褐煤中提炼出沥青可发现脂肪酸。沥青可发现脂肪酸。2 2蜡质：蜡质：多呈薄膜状覆盖于茎、叶和果实上，化学性质稳

14、定，不易遭多呈薄膜状覆盖于茎、叶和果实上，化学性质稳定，不易遭受分解，在泥炭、褐煤中常见蜡质。受分解，在泥炭、褐煤中常见蜡质。3 3树脂：树脂：煤化过程中，树脂的主要挥发份会消失，少量保存。煤化过程中，树脂的主要挥发份会消失，少量保存。4 4角质与木栓质：角质与木栓质：是植物的保护组织产生物质。是植物的保护组织产生物质。5 5孢粉质：孢粉质：化学性质稳定，能耐一定温度和酸、碱的处理，不溶于有化学性质稳定，能耐一定温度和酸、碱的处理，不溶于有机溶液。机溶液。一、泥炭的形成与积累一、泥炭的形成与积累 泥炭化作用的最终产物是泥炭。泥炭化作用的最终产物是泥炭。植物有机植物有机体死亡后，经过生物化学作用

15、，发生分解、合体死亡后，经过生物化学作用，发生分解、合成与聚积，如果植物有机质堆积的增长量超过成与聚积，如果植物有机质堆积的增长量超过其分解量，才有可能聚集成泥炭层。其分解量，才有可能聚集成泥炭层。通常泥炭通常泥炭沼泽的垂直剖面可划分为：氧化环境的表层，沼泽的垂直剖面可划分为：氧化环境的表层，过渡条件的中间层；还原环境的底层。过渡条件的中间层；还原环境的底层。 1.1.大气环境大气环境 植物有机体的增长量与大气和土壤的温度植物有机体的增长量与大气和土壤的温度等环境因素有密切关系。等环境因素有密切关系。 地球纬度地球纬度植物生长大致上是从高纬度向植物生长大致上是从高纬度向低纬度增高。低纬度增高。

16、温暖、潮湿的气候带更适宜植物温暖、潮湿的气候带更适宜植物的繁殖与生长；热带、干旱气候环境不利于植的繁殖与生长；热带、干旱气候环境不利于植物遗体的保存。物遗体的保存。 2.2.植物残体的分解影响因素植物残体的分解影响因素v植物有机体的增长量与大气和土壤的温度等环境因素有关。 v泥炭的形成和积累，还取决于植物残体的分解泥炭的形成和积累，还取决于植物残体的分解强度。强度。影响植物残体分解强度的因素主要有影响植物残体分解强度的因素主要有: :微生物的种类、数量、水热条件、土壤的酸碱微生物的种类、数量、水热条件、土壤的酸碱度和有机质的组成等。度和有机质的组成等。 2.2.植物残体的分解影响因素植物残体的

17、分解影响因素 微生物的种类：喜氧性微生物对泥炭形成和积累堆积不微生物的种类：喜氧性微生物对泥炭形成和积累堆积不利；利； 微生物的数量：随着土壤埋深增大微生物数量减少。喜微生物的数量：随着土壤埋深增大微生物数量减少。喜氧性微生物随着深度增加迅速减少，厌氧细菌一定深度氧性微生物随着深度增加迅速减少，厌氧细菌一定深度增度，然后减少；增度，然后减少； 水分与热量：根据水分与热量：根据M.M.M.M.科诺娃的实验，微生物在土温科诺娃的实验，微生物在土温20-3020-30，湿度，湿度60%-80%60%-80%时，活动能力强。时，活动能力强。 酸碱性：喜氧与厌氧生物适宜于在中性或偏碱性酸碱性：喜氧与厌氧

18、生物适宜于在中性或偏碱性（PH=7-8PH=7-8）活动；）活动； 2.2.植物残体的分解强度植物残体的分解强度 由于其化学组成不同，因而分解的速度和抵抗分解的能力由于其化学组成不同，因而分解的速度和抵抗分解的能力有明显的不同。苔藓最低，其次是针叶木、阔叶木等。有明显的不同。苔藓最低，其次是针叶木、阔叶木等。 植物残体的氧化分解不充分 植物中还有一些防腐和杀菌成分 泥炭堆积的速度不仅在空间上不同，在时间演化上也不同 二、植物残骸的堆积方式（理论或学说）二、植物残骸的堆积方式（理论或学说） 对于植物残体的堆积方式存在着原地生成对于植物残体的堆积方式存在着原地生成与异地生成的不同观点。与异地生成的

19、不同观点。 1.1.原地生成说或称为原地生成说或称为“原地堆积说原地堆积说” 原地生成说认为，造煤植物的残骸堆积于原地生成说认为，造煤植物的残骸堆积于植物繁衍生存的泥炭沼泽内，没有经过搬运，植物繁衍生存的泥炭沼泽内，没有经过搬运，在原地堆积并转变为泥炭，最终成煤。在原地堆积并转变为泥炭，最终成煤。 主要依据：主要依据： 现代泥炭沼泽（湿地）繁殖大量植物，在现代泥炭沼泽（湿地）繁殖大量植物，在原地堆积形成泥炭，且没有发现被搬运的迹象；原地堆积形成泥炭，且没有发现被搬运的迹象； 煤层底板中有垂直的根系化石，煤层底板煤层底板中有垂直的根系化石，煤层底板为植物生长的土壤；为植物生长的土壤； 煤层中陆源

20、碎屑矿物比较少；煤层中陆源碎屑矿物比较少； 大多数煤层厚度比较稳定，在大面积范围大多数煤层厚度比较稳定，在大面积范围内可以对比，说明当时成煤环境是一种稳定的环内可以对比，说明当时成煤环境是一种稳定的环境。煤层可以作为标志层进行大范围对比。境。煤层可以作为标志层进行大范围对比。 2.2.异地生成说（异地堆积说）异地生成说（异地堆积说） 异地生成说认为，泥炭层形成的地方，即异地生成说认为，泥炭层形成的地方，即植物残体大量堆积的地方并不是成煤植物生长植物残体大量堆积的地方并不是成煤植物生长的地方，植物残体从生长地经过长距离搬运后，的地方，植物残体从生长地经过长距离搬运后，再在浅水盆地、泻湖、三角洲地

21、带堆积而成。再在浅水盆地、泻湖、三角洲地带堆积而成。 其依据是其依据是在现代的三角洲地带在现代的三角洲地带( (如亚马逊河、如亚马逊河、刚果河等刚果河等) )，常可见到从上游原始森林区带来，常可见到从上游原始森林区带来的大量漂木，的大量漂木，在湖泊中见到漂浮的泥炭层，在湖泊中见到漂浮的泥炭层，某些煤田内曾见有树根朝上倒置的树化石，某些煤田内曾见有树根朝上倒置的树化石，以及以及煤中混有大量矿物杂质，煤中混有大量矿物杂质，煤层底板岩煤层底板岩性与煤层在沉积上有大的差异，如煤层底板为性与煤层在沉积上有大的差异，如煤层底板为石灰岩等化学沉积等。石灰岩等化学沉积等。 我国一些山间盆地、山前冲积扇缘洼地、

22、我国一些山间盆地、山前冲积扇缘洼地、河漫滩洼地的全新世沉积中，都曾见有异地生河漫滩洼地的全新世沉积中，都曾见有异地生成的埋藏泥炭。如河北易县石岗易水河河湾沉成的埋藏泥炭。如河北易县石岗易水河河湾沉积的泥炭层，直接堆积于花岗闪长岩的基岩和积的泥炭层，直接堆积于花岗闪长岩的基岩和河床相的卵石层之上，泥炭层夹着躺倒的树干、河床相的卵石层之上，泥炭层夹着躺倒的树干、树根及植物的壳果，厚度变化大，几米距离可树根及植物的壳果，厚度变化大，几米距离可自几厘米厚变为自几厘米厚变为1 12m2m，这是由洪水将植物残，这是由洪水将植物残体从山地带到水流突然减速的河湾处堆积下来体从山地带到水流突然减速的河湾处堆积下

23、来而形成。而形成。 卵石层砂层泥炭层黄土层卵石粗砂层图 1-3 河北易县易水河湾异地生成泥炭层剖面 （据中国煤田地质，1979；改绘） 基岩（花岗闪长岩） 3.3.微异地生成说（或称微异地生成说（或称“亚原地生成说亚原地生成说”） 泥炭沼泽内部植物残体、部分泥炭受冲刷泥炭沼泽内部植物残体、部分泥炭受冲刷搬运并重新堆积的现象比较常见。如河漫滩沼搬运并重新堆积的现象比较常见。如河漫滩沼泽、三角洲平原沼泽受河水泛滥的影响，以及泽、三角洲平原沼泽受河水泛滥的影响，以及滨海沼泽受海潮、风暴潮的影响，都可能造成滨海沼泽受海潮、风暴潮的影响，都可能造成沼泽内部的局部搬运和重新堆积现象。为沼泽内部的局部搬运和

24、重新堆积现象。为“微微异地生成异地生成”或或“亚原地生成亚原地生成” (Stach(Stach等等) )。 在微异地生成的煤片中，常见植物结构组在微异地生成的煤片中，常见植物结构组分破碎、微细斜层理和微波状细层理，以及各分破碎、微细斜层理和微波状细层理，以及各种煤岩显微组分的碎屑体和原有植物组织的氧种煤岩显微组分的碎屑体和原有植物组织的氧化现象和大量矿物杂质的混入等。化现象和大量矿物杂质的混入等。 课程回顾泥泥炭炭沼沼泽泽的的结结构构复习点一复习点一氧化环境的表层过渡环境的中间层还原环境的底层植物各个器官在泥炭沼泽形成过程中的作用是什么？Attention:课程回顾复习点二复习点二泥炭的形成与

25、积累影响因素泥炭的形成与积累影响因素植物残体的分解强度植物残体的分解强度厌氧细菌厌氧细菌水分与热量水分与热量酸碱度酸碱度植物化学成分植物化学成分时间与空间时间与空间植物有机体的增长量植物有机体的增长量大气与温度大气与温度课程回顾复习点二复习点二植物残骸的堆积方式两种观点植物残骸的堆积方式两种观点 原理：原理：造煤植物残骸堆积于植物生存的泥炭沼泽造煤植物残骸堆积于植物生存的泥炭沼泽内，没有经过搬运，在原地堆积转变成为泥炭。内，没有经过搬运，在原地堆积转变成为泥炭。证据：证据：现在很多煤层底板存在大量根土岩或煤层现在很多煤层底板存在大量根土岩或煤层至上的直立树干。至上的直立树干。 原理：泥炭层形成

26、的地方不是成煤植物生长地方，原理：泥炭层形成的地方不是成煤植物生长地方，残体经长距离搬运后，在浅水盆地、泻湖等地堆积。残体经长距离搬运后，在浅水盆地、泻湖等地堆积。证据：现代三角洲地带存在上游漂木，煤中可见树证据：现代三角洲地带存在上游漂木，煤中可见树根朝上以及大量矿物质。根朝上以及大量矿物质。课程回顾复习点三复习点三植物残骸的堆积方式的近代观点植物残骸的堆积方式的近代观点两种堆积方式同时存在具工业价值为原地堆积存在着微异地生成煤层如：河漫滩沼泽、三角洲平原沼如：河漫滩沼泽、三角洲平原沼泽受河水泛滥影响或滨海风暴潮泽受河水泛滥影响或滨海风暴潮影响，造成了影响，造成了沼泽内部沼泽内部存在着局存在

27、着局部搬运和堆积的现象。成为微异部搬运和堆积的现象。成为微异地生成或亚原地生成。地生成或亚原地生成。如何区分微异地堆积和异地堆积？如何区分微异地堆积和异地堆积？一、泥炭沼泽及其形成条件一、泥炭沼泽及其形成条件（一）泥炭沼泽概念（一）泥炭沼泽概念 沼泽是地表土壤充分湿润、季节性或长期沼泽是地表土壤充分湿润、季节性或长期积水，丛生着喜湿性沼泽植物的低洼地段。积水，丛生着喜湿性沼泽植物的低洼地段。如如果沼泽中形成并积累着泥炭，则称为泥炭沼泽。果沼泽中形成并积累着泥炭，则称为泥炭沼泽。泥炭沼泽既不属于水域，又不是真正的泥炭沼泽既不属于水域，又不是真正的陆地，而是水域和陆地的过渡形态。陆地，而是水域和陆

28、地的过渡形态。 n构造运动对泥炭沼泽发育的影响构造运动对泥炭沼泽发育的影响构造运动所形成的破碎带（断裂或节理裂隙），构造运动所形成的破碎带（断裂或节理裂隙），经风化剥蚀而发展成洼地，形成汇水区成为泥经风化剥蚀而发展成洼地，形成汇水区成为泥炭沼泽的一个有利地带；炭沼泽的一个有利地带；n地壳升降运动的速率影响了泥炭沼泽的发育地壳升降运动的速率影响了泥炭沼泽的发育地壳上升，侵蚀作用不利于泥炭沼泽；如果地地壳上升，侵蚀作用不利于泥炭沼泽；如果地壳沉降速度与植物堆积的速率相对平衡时，在壳沉降速度与植物堆积的速率相对平衡时，在地面平坦的低洼地段造成地区泄水条件不畅，地面平坦的低洼地段造成地区泄水条件不畅，

29、利于泥炭发育利于泥炭发育p火山口湖，由于岩浆溢出，造成堰塞湖，其环火山口湖，由于岩浆溢出，造成堰塞湖，其环境有利于植物发育，容易形成泥炭沼泽；境有利于植物发育，容易形成泥炭沼泽；泥炭沼泽发育条件：泥炭沼泽发育条件：u缓慢沉降的低洼地带，有利于水的汇聚不利于缓慢沉降的低洼地带，有利于水的汇聚不利于水的排泄，由于基底的缓慢沉降，使地下水位水的排泄，由于基底的缓慢沉降，使地下水位能够保持缓慢速度持续抬升能够保持缓慢速度持续抬升;u泥炭沼泽发育地区大多与活动能量大的水体间泥炭沼泽发育地区大多与活动能量大的水体间以一定形式的保护屏障被相对隔离的地带以一定形式的保护屏障被相对隔离的地带;u泥炭沼泽发育地带

30、，大多为地表地形高差变化泥炭沼泽发育地带，大多为地表地形高差变化不大且地表宽缓低平能量低的地带。不大且地表宽缓低平能量低的地带。（三）泥炭沼泽发育的主要环境（三）泥炭沼泽发育的主要环境 滨海地带海水与沿海陆地地表水与潜水之间相互关系，滨海地带海水与沿海陆地地表水与潜水之间相互关系，有利于泥炭沼泽发育；有利于泥炭沼泽发育； 滨海地带的海湾内，由于波浪作用微弱，形成了海湾封滨海地带的海湾内，由于波浪作用微弱，形成了海湾封闭形成海湾泻湖，有利于泥炭沼泽发育；闭形成海湾泻湖，有利于泥炭沼泽发育； 三角洲平原上分流河道之间的低洼地及靠近海边缘部分三角洲平原上分流河道之间的低洼地及靠近海边缘部分的泻湖湿洼

31、地；的泻湖湿洼地； 在热带、亚热带地区的海岸和河口地区，还可以形成一在热带、亚热带地区的海岸和河口地区，还可以形成一种特殊类型的滨海泥炭沼泽种特殊类型的滨海泥炭沼泽红树林泥炭沼泽。红树林泥炭沼泽。 在山丘、丘陵等暂时性水流附近有一些洼地，平原地带在山丘、丘陵等暂时性水流附近有一些洼地，平原地带经常性水流周围的洼地成为泥炭沼泽场所；经常性水流周围的洼地成为泥炭沼泽场所； 河流发源地沟谷地区，由于在径流地区的谷底易形成相河流发源地沟谷地区，由于在径流地区的谷底易形成相对平衡剖面，取得较稳定潜水补给，易泥炭沼泽；对平衡剖面，取得较稳定潜水补给，易泥炭沼泽； 山前冲积扇地区的扇前洼地地下水不断溢出，形

32、成养分山前冲积扇地区的扇前洼地地下水不断溢出，形成养分较好条件，有利于泥炭沼泽；较好条件，有利于泥炭沼泽； 曲流河形成的牛轭湖及河漫滩或河漫湖泊等地成为良好泥曲流河形成的牛轭湖及河漫滩或河漫湖泊等地成为良好泥炭沼泽聚集场所；炭沼泽聚集场所； 滨湖洼地由于受到潜水和洪水泛滥影响，由于湖水上涨，滨湖洼地由于受到潜水和洪水泛滥影响，由于湖水上涨，形成了植物生长，有利于泥炭沼泽发育；形成了植物生长，有利于泥炭沼泽发育； 大陆或高原的构造相对稳定期由于排水性质差，形成了泥大陆或高原的构造相对稳定期由于排水性质差，形成了泥潭沼泽发育地区；潭沼泽发育地区； 在山地封闭或半封闭山间盆地中，由于地表水和地下水汇

33、在山地封闭或半封闭山间盆地中，由于地表水和地下水汇集，形成了泥炭沼泽发育。集，形成了泥炭沼泽发育。 大陆内部，由于大陆冰川的消融和退缩，留下了一系列的大陆内部，由于大陆冰川的消融和退缩，留下了一系列的冰蚀、冰积地貌，形成了泥炭发育地区；冰蚀、冰积地貌，形成了泥炭发育地区； 热带或亚热带岩溶地貌发育，成为泥炭发育地区；热带或亚热带岩溶地貌发育，成为泥炭发育地区； 气候条件对泥炭沼泽起重要作用，影响了植物的生长和植气候条件对泥炭沼泽起重要作用，影响了植物的生长和植物残体分级强度，从而控制了泥炭的发育物残体分级强度，从而控制了泥炭的发育p形成泥炭沼泽的水文条件主要是入水量，即地表水和地下形成泥炭沼泽

34、的水文条件主要是入水量，即地表水和地下水流入量及大气降水量要大于出水量，才能使泥炭沼泽持水流入量及大气降水量要大于出水量，才能使泥炭沼泽持续发育。续发育。二、泥炭沼泽形成的方式二、泥炭沼泽形成的方式 两种泥炭沼泽化的方式：两种泥炭沼泽化的方式：由陆地演化为泥炭由陆地演化为泥炭沼泽，称为陆地泥炭沼泽化；沼泽，称为陆地泥炭沼泽化；水域转化为泥炭水域转化为泥炭沼泽，称为水域泥炭沼泽化。沼泽，称为水域泥炭沼泽化。水域泥炭沼泽化的基本模式：水域泥炭沼泽化的基本模式： 1 1浅水缓岸湖泥炭沼泽化的发育模式浅水缓岸湖泥炭沼泽化的发育模式 2 2深水陡岸湖泥炭沼泽化发育模式深水陡岸湖泥炭沼泽化发育模式 3 3

35、小河泥炭沼泽化模式小河泥炭沼泽化模式 图 1-4 浅水缓岸泥炭沼泽化发育模式1苔草泥炭；2睡菜泥炭眼子菜；3苔草草丘；4芦苇；5藻类沉水植物；6芦苇泥炭；7针叶阔叶树；8 浮水植物；9腐泥 （据柴岫，1990）1 1浅水缓岸湖泥炭沼泽化浅水缓岸湖泥炭沼泽化的发育模式的发育模式 湖泊由四周向湖心逐渐变深，湖水停滞湖泊由四周向湖心逐渐变深，湖水停滞或仅有微弱流动，波浪小且水的光照条或仅有微弱流动，波浪小且水的光照条件好。湖底首先沉积含少量有机质的粘件好。湖底首先沉积含少量有机质的粘土和砂层，其上为腐泥层。湖水逐渐淤土和砂层，其上为腐泥层。湖水逐渐淤浅，在湖底沉积的同时，岸边与不同水浅，在湖底沉积的

36、同时，岸边与不同水深的湖滨地带，植物繁殖起来，由于水深的湖滨地带，植物繁殖起来，由于水深各异而形成不同的植物群落，由岸向深各异而形成不同的植物群落，由岸向湖心方向植物群落呈有规律的变化。随湖心方向植物群落呈有规律的变化。随着各植物带之下逐渐积累泥炭，湖泊也着各植物带之下逐渐积累泥炭，湖泊也逐浙淤浅，因此原有植物群落由于水深逐浙淤浅，因此原有植物群落由于水深生态环境演化而依次向湖心推移，形成生态环境演化而依次向湖心推移，形成了植物带有规律地向湖心扩展，最终将了植物带有规律地向湖心扩展，最终将湖泊转变为泥炭沼泽。这种由湖滨向湖湖泊转变为泥炭沼泽。这种由湖滨向湖心演化的模式，大多是在水位变动小，心演

37、化的模式，大多是在水位变动小，且长期处于稳定的条件下才有可能，且长期处于稳定的条件下才有可能， 图 1-5 深水陡岸湖泥炭沼泽化发育模式图1苔草泥炭；2混合泥炭；3浮毯；4浮水植物； 5亚粘土 （据柴岫，1990）2 2深水陡岸湖泥炭沼泽化深水陡岸湖泥炭沼泽化发育模式发育模式在这种湖中，因湖边大量地繁殖漂浮植物，在这种湖中，因湖边大量地繁殖漂浮植物，植物死亡后，其残体沉入湖底转化为泥炭，植物死亡后，其残体沉入湖底转化为泥炭，这是一种由上而下的泥炭化过程。初始，这是一种由上而下的泥炭化过程。初始，在避风浪的湖边水面长满了漂浮植物，并在避风浪的湖边水面长满了漂浮植物，并与湖岸相连，形成漂浮植物毯。

38、这种长根与湖岸相连，形成漂浮植物毯。这种长根茎植物，根茎交织成网，风砂带来的矿物茎植物，根茎交织成网，风砂带来的矿物质停积其上，养分逐渐改变，其它植物也质停积其上，养分逐渐改变，其它植物也入侵繁衍，浮毯增厚，密度加大，进而又入侵繁衍，浮毯增厚，密度加大，进而又为苔草植物生长提供有利的条件。随着浮为苔草植物生长提供有利的条件。随着浮毯的逐渐加大积厚向水中沉没，其下部死毯的逐渐加大积厚向水中沉没，其下部死亡的植物残体，因重力作用，脱落沉入湖亡的植物残体，因重力作用，脱落沉入湖底，转化为泥炭。因而逐渐使湖底填积加底，转化为泥炭。因而逐渐使湖底填积加高，渐渐与浮毯相连，浮毯不断向湖心扩高，渐渐与浮毯相

39、连，浮毯不断向湖心扩展造成湖泊的淤浅而萎缩展造成湖泊的淤浅而萎缩 v3 3小河泥炭沼泽化模式小河泥炭沼泽化模式v这种泥炭沼泽化大致与第一种模式近似，呈带这种泥炭沼泽化大致与第一种模式近似，呈带状，植物分带不明显，往往在流速最小的河段状，植物分带不明显，往往在流速最小的河段河底开始生长水生植物，植物繁茂后，由于河河底开始生长水生植物，植物繁茂后，由于河床的糙度增加，流速减小，于是在河面及河边床的糙度增加，流速减小，于是在河面及河边出现漂浮植物，在水中充氧不足的条件下，积出现漂浮植物，在水中充氧不足的条件下，积累起泥炭，使整个河道泥炭沼泽化。累起泥炭，使整个河道泥炭沼泽化。v陆地沼泽化陆地沼泽化比

40、水域沼泽化更为广泛，面积也较大，尤以气候温比水域沼泽化更为广泛，面积也较大，尤以气候温和湿润地带最为发育。陆地泥炭沼泽化有多种成因：和湿润地带最为发育。陆地泥炭沼泽化有多种成因：有的是由于地下水位升高或溢出地面有的是由于地下水位升高或溢出地面由地表低洼，洪水、冰雪融水及大气降水的汇集，由地表低洼，洪水、冰雪融水及大气降水的汇集，使地表过湿或积水，土层通气条件恶化形成；使地表过湿或积水，土层通气条件恶化形成；由植物自然更替而引起土壤养分的贫化而造成。由植物自然更替而引起土壤养分的贫化而造成。v陆地泥炭沼泽化可产生在草甸、干谷、森林地带和永陆地泥炭沼泽化可产生在草甸、干谷、森林地带和永久冻土地带。

41、久冻土地带。分布在各种地貌类型中的草甸，如河漫分布在各种地貌类型中的草甸，如河漫滩、阶地、坳沟、山间小盆地、平缓分水岭、缓坡地、滩、阶地、坳沟、山间小盆地、平缓分水岭、缓坡地、扇缘洼地、冰蚀冰碛谷地及溶蚀洼地等，在有利的温扇缘洼地、冰蚀冰碛谷地及溶蚀洼地等，在有利的温湿条件下，都可以发生草甸泥炭沼泽化。湿条件下，都可以发生草甸泥炭沼泽化。v森林地带的沼泽化，往往是由森林的残落物的过分积森林地带的沼泽化，往往是由森林的残落物的过分积累及土壤灰化作用引起。累及土壤灰化作用引起。v永久冻土区的泥炭沼泽化是由于气候严寒、降水少，永久冻土区的泥炭沼泽化是由于气候严寒、降水少，地表切割微弱，地面众多封闭的

42、洼地易形成小的湖沼，地表切割微弱，地面众多封闭的洼地易形成小的湖沼，由于永冻层可作隔水层，使地表水不能入渗，在气温由于永冻层可作隔水层，使地表水不能入渗，在气温低、湿度大、蒸发量小的情况下出现了厌氧条件，从低、湿度大、蒸发量小的情况下出现了厌氧条件，从而形成了泥炭沼泽。而形成了泥炭沼泽。三、泥炭沼泽的类型三、泥炭沼泽的类型 （一）（一）按照泥炭沼泽表面形态和水源补给，以按照泥炭沼泽表面形态和水源补给，以及养分和植被等特征，通常将泥炭沼泽划分为及养分和植被等特征，通常将泥炭沼泽划分为三种类型，即三种类型，即低位泥炭沼泽、中位泥炭沼泽和低位泥炭沼泽、中位泥炭沼泽和高位泥炭沼泽高位泥炭沼泽。 （二）

43、按植被生长情况沼泽划分：（二）按植被生长情况沼泽划分：草本沼泽、草本沼泽、泥炭藓沼泽和木本沼泽。泥炭藓沼泽和木本沼泽。（三）依据沼泽的水动力条件、岩性组合以及沉（三）依据沼泽的水动力条件、岩性组合以及沉积物特征，可划分为积物特征，可划分为闭流沼泽、覆水沼泽和泥闭流沼泽、覆水沼泽和泥炭沼泽三种类型炭沼泽三种类型。（四）依据水介质的盐度，可以划分为三种类型：（四）依据水介质的盐度，可以划分为三种类型：淡水沼泽、半咸水沼泽和咸水沼泽淡水沼泽、半咸水沼泽和咸水沼泽。（五）根据与其他环境的成因联系，可以分为（五）根据与其他环境的成因联系，可以分为河河漫沼泽、湖成沼泽和滨海沼泽漫沼泽、湖成沼泽和滨海沼泽。

44、v1 1低位泥炭沼泽低位泥炭沼泽 多处于泥炭沼泽发展的初期。多处于泥炭沼泽发展的初期。低位泥炭沼泽的表面由于泥炭低位泥炭沼泽的表面由于泥炭的积累不厚，且尚未改变原有的地表低洼形态。地表水和地的积累不厚，且尚未改变原有的地表低洼形态。地表水和地下水作为丰富的水源补给，潜水位较高或地表有积水，溶于下水作为丰富的水源补给，潜水位较高或地表有积水，溶于水中的矿物质养分丰富。沼泽多为中性或微碱性，沼泽植物水中的矿物质养分丰富。沼泽多为中性或微碱性，沼泽植物要求养分较多。要求养分较多。 由于低位泥炭沼泽富营养，所以有人称为富营养泥炭沼泽。由于低位泥炭沼泽富营养，所以有人称为富营养泥炭沼泽。因此，因此，在这

45、类沼泽中高等植物容易大量繁殖，形成茂密的植在这类沼泽中高等植物容易大量繁殖，形成茂密的植被，这就对泥炭形成提供了有利条件被，这就对泥炭形成提供了有利条件。在低位泥炭沼泽中形。在低位泥炭沼泽中形成的泥炭，灰分较高，沥青质含量低，焦油产出率较低。我成的泥炭，灰分较高，沥青质含量低，焦油产出率较低。我国第四纪泥炭形成于这种类型的沼泽约占国第四纪泥炭形成于这种类型的沼泽约占9090，在地史中，在地史中各成煤期内也大多形成于这种泥炭沼泽类型。各成煤期内也大多形成于这种泥炭沼泽类型。a 低 位 沼 泽b 中 位 沼 泽 （ 过 渡 ）c 高 位 沼 泽睡 菜芦 苇苔 草棉 花 莎 草木 本藓 类草 根 层

46、泥 炭 层腐 泥 层水 面 线v2 2高位泥炭沼泽高位泥炭沼泽v 处于泥炭沼泽演化的后期。处于泥炭沼泽演化的后期。沼泽主要是由大气降水补给，沼沼泽主要是由大气降水补给，沼泽的水面位于潜水面之上，水泥不充足，水中缺少矿物质养泽的水面位于潜水面之上，水泥不充足，水中缺少矿物质养分，因而有人称为贫营养泥炭沼泽分，因而有人称为贫营养泥炭沼泽。v 高位泥炭沼泽在发展演化中，泥炭积累速度与养分的供给状高位泥炭沼泽在发展演化中，泥炭积累速度与养分的供给状况发生了变化。即在沼泽的边缘部分，易得到周边流水所携况发生了变化。即在沼泽的边缘部分，易得到周边流水所携带的丰富营养；而中心部位则难于得到富养分的地表水和地

47、带的丰富营养；而中心部位则难于得到富养分的地表水和地下水的补给，仅靠大气降水补给，促使贫营养植物首先出现下水的补给，仅靠大气降水补给，促使贫营养植物首先出现于中心地带。由于中心地带植物残体分解速度慢，使得泥炭于中心地带。由于中心地带植物残体分解速度慢，使得泥炭增长速度快，与沼泽周边相比，泥炭积累快，于是形成了高增长速度快，与沼泽周边相比，泥炭积累快，于是形成了高位泥炭沼泽中部高出周边的特有剖面形态。位泥炭沼泽中部高出周边的特有剖面形态。v 这类沼泽生长的植物多为这类沼泽生长的植物多为草本或藓类植物，种属较为稀少，草本或藓类植物，种属较为稀少，多发育在地势较高，且较冷和较潮湿的气候条件。多发育在

48、地势较高，且较冷和较潮湿的气候条件。a 低位沼泽b 中位沼泽 （过渡）c 高位沼泽睡菜芦苇苔草棉花莎草木本藓类草根层泥炭层腐泥层水面线v3 3中位泥炭沼泽中位泥炭沼泽v这类泥炭沼泽多出现于前两类沼泽的过渡时期，在特这类泥炭沼泽多出现于前两类沼泽的过渡时期，在特征与性质上具有过渡特点，因此又称为征与性质上具有过渡特点，因此又称为过渡类型或中过渡类型或中营养泥炭沼泽营养泥炭沼泽。这类泥炭沼泽的表面，由于泥炭的积。这类泥炭沼泽的表面，由于泥炭的积累趋于平坦或中部轻微凸起，地表水和地下水通过周累趋于平坦或中部轻微凸起，地表水和地下水通过周边的泥炭层时，其中的水分和养分被部分吸收达到中边的泥炭层时，其中

49、的水分和养分被部分吸收达到中心地带时，已大为减少，因而潜水位变低、营养状况心地带时，已大为减少，因而潜水位变低、营养状况变差，泥炭层也处于中性到微酸性，植被以中等养分变差，泥炭层也处于中性到微酸性，植被以中等养分植物为主。植物为主。a 低位沼泽b 中位沼泽 （过渡）c 高位沼泽睡菜芦苇苔草棉花莎草木本藓类草根层泥炭层腐泥层水面线 一、泥炭的化学组成一、泥炭的化学组成泥炭的化学组成，除含有泥炭的化学组成，除含有大量水分大量水分外，还包括外，还包括有机质和矿物质有机质和矿物质。 1 1泥炭的有机质：泥炭的有机质：主要包括未完全分解的植物主要包括未完全分解的植物残体和腐植质。残体和腐植质。v有机质含

50、量：有机质含量：指有机质占泥炭干物质总量的百指有机质占泥炭干物质总量的百分比。分比。植物残体的类型、泥炭积累的时间和泥炭的分植物残体的类型、泥炭积累的时间和泥炭的分解程度的不同致使泥炭中的碳、氢、氧、氮、硫等解程度的不同致使泥炭中的碳、氢、氧、氮、硫等含量不同。含量不同。 2 2泥炭的矿物质泥炭的矿物质1 1）在水、风和其它动力的作用下，使矿物质运移到泥炭中在水、风和其它动力的作用下，使矿物质运移到泥炭中并聚集起来并聚集起来水携带矿物质：经过机械沉积、化学沉淀、交换吸附及物理水携带矿物质：经过机械沉积、化学沉淀、交换吸附及物理吸附等作用；吸附等作用；风可以将矿物质带入，将火山灰带入泥炭沼泽中；