泥炭化作用 泥炭化作用階段和煤化作用階段對煤的組成和性質(zhì)的影響有何不同
一、泥炭化作用概念
高等植物死亡以后，變成泥炭的生物化學(xué)作用過程稱為泥炭化作用。
過去對煤主要是由植物的哪些有機(jī)組分變成的，爭議很大。有人認(rèn)為，煤主要是由植物的木質(zhì)素形成的;也有人認(rèn)為，煤主要是由纖維素形成的。近代研究資料表明，植物所有的有機(jī)組分和泥炭沼澤中的微生物都參與了成煤作用，而且各種組分對于形成泥炭與泥炭進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)槊旱倪^程都有影響，它們在不同程度上決定著煤的性質(zhì)。泥炭過程中，有機(jī)組分的變化是十分復(fù)雜的。一般認(rèn)為泥炭化過程的生物化學(xué)作用大致分為兩個(gè)階段:第一階段，植物遺體中的有機(jī)化合物，經(jīng)過氧化分解和水解作用，轉(zhuǎn)化為簡單的化學(xué)性質(zhì)活潑的化合物;第二階段，分解產(chǎn)物相互作用，進(jìn)一步合成新的較穩(wěn)定的有機(jī)化合物，如腐植酸、瀝青質(zhì)等。這兩個(gè)階段不是截然分開的，在植物分解作用進(jìn)行不久后，合成作用也就開始了。
泥炭沼澤的垂直剖面一般可分為三層:氧化環(huán)境的表層、中間層及還原環(huán)境的底層。泥炭沼澤表層空氣流通、溫度較高，又有大量有機(jī)質(zhì)，有利于微生物的生存，在1g泥炭中含有微生物幾百萬個(gè)到幾億個(gè)。如在低位泥炭沼澤的表層就含有大量需氧性細(xì)菌、放線菌及真菌，而厭氧性細(xì)菌數(shù)量較少(表21)。植物的氧化分解和水解作用主要是在泥炭沼澤表層進(jìn)行的，因而，泥炭沼澤表層又稱為泥炭形成層。隨著深度的增加，需氧性細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)目減少，厭氧性細(xì)菌活躍。它們利用了有機(jī)質(zhì)的氧，留下富氫的殘余物。在微生物的活動過程中，植物有機(jī)組分一部分成為微生物的食料，一部分則被加工成為新的化合物。
表2-1 低位泥炭沼澤剖面中微生物分布情況
(Waksman and Stevens，1929)
在各種類微生物中，需氧性細(xì)菌中的無芽孢桿菌具有強(qiáng)烈分解蛋白質(zhì)的能力，在植物遺體分解初期占優(yōu)勢。某些真菌能分解糖類、淀粉、纖維素、木質(zhì)素和丹寧等有機(jī)物質(zhì)，在我國濱海紅樹林沼澤中就有很多真菌。不少放線菌及芽孢桿菌可以分解纖維素、木質(zhì)素、丹寧及較難分解的腐植質(zhì)。
植物各有機(jī)組分抵抗微生物分解的能力不同。分解纖維素的微生物種類很多，例如，需氧性細(xì)菌通過纖維素酶的催化作用把纖維素水解成葡萄糖等單糖，單糖則進(jìn)一步氧化分解成二氧化碳和水:
煤地質(zhì)學(xué)
但當(dāng)環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)化為缺氧時(shí)，纖維素、果膠質(zhì)又在厭氧細(xì)菌作用下，產(chǎn)生發(fā)酵作用，形成甲烷、二氧化碳、氫氣、丁酸、醋酸等中間產(chǎn)物，參與泥炭化作用:
煤地質(zhì)學(xué)
微生物也能分解脂肪，它首先從脂肪中分解出脂肪酸，如進(jìn)一步再氧化，則分解為二氧化碳和水:
C18H36O2+26O2→18CO2+18H2O，放熱
蛋白質(zhì)在微生物的作用下，最后分解為水、氨、二氧化碳及硫、磷的氧化物等，在分解過程中也可以生成氨基酸、卟啉等含氮化合物參與泥炭化作用。
比較穩(wěn)定的木質(zhì)素，也能被特種的真菌和芽孢桿菌所分解。C.M.曼斯卡婭在《木質(zhì)素地球化學(xué)》一書中指出:“真菌把木質(zhì)素破壞后形成簡單的酚類化合物，隨后細(xì)菌又將其芳香環(huán)破壞，形成脂肪族產(chǎn)物”，再進(jìn)一步分解則變?yōu)樗投趸迹浞纸馑俣缺容^緩慢。
有人做過實(shí)驗(yàn)，把植物遺體放在土壤中，經(jīng)過一年后，由于微生物的分解作用，糖類消失了99%，半纖維素消失了90%，纖維素消失了75%，木質(zhì)素消失了50%，蠟質(zhì)消失了25%，而酚僅消失了10%。總之，植物各有機(jī)組分抵抗微生物分解的能力是不同的，按其穩(wěn)定性來看，最易分解的是原生質(zhì)，其次是脂肪、果膠質(zhì)、纖維素、半纖維素，而后是木質(zhì)素、木栓質(zhì)、角質(zhì)、孢粉質(zhì)、蠟質(zhì)和樹脂。
植物的角質(zhì)膜、孢子、花粉和樹脂具有抗微生物的性能，所以當(dāng)其他組分早已分解消失之后，它們?nèi)阅芎芎玫乇４嫦聛怼．?dāng)然，植物各有機(jī)組分對微生物分解作用的穩(wěn)定性是相對的，隨著一定的條件而變化。近年研究表明，在通氣條件好、pH值高的條件下，孢子也很快地分解，有的煤片中就發(fā)現(xiàn)過經(jīng)受了凝膠化作用和絲炭化作用的孢子。
由此可見，如果氧化分解作用一直進(jìn)行到底，植物遺體將全部遭到破壞，變?yōu)闅鈶B(tài)或液態(tài)產(chǎn)物而逸去，就不可能形成泥炭。但實(shí)際上泥炭沼澤中植物遺體的氧化分解作用往往是不充分的。這是因?yàn)?①泥炭沼澤富水程度的增強(qiáng)和植物遺體堆積厚度的增加，使正在分解的植物遺體逐漸與大氣隔絕;②微生物要在一定的酸堿度環(huán)境中才能正常生長，多數(shù)細(xì)菌和放線菌在中性至弱堿性環(huán)境中(pH=7.0～7.5)繁殖最快，僅真菌對酸堿度的適應(yīng)范圍較廣，在泥炭化過程中，植物分解出的某些氣體、有機(jī)酸、酸膠體和微生物新陳代謝的酸性產(chǎn)物，使沼澤水變酸，不利于需氧性細(xì)菌的生存，因而泥炭的酸度越大，細(xì)菌越少，植物的結(jié)構(gòu)就保存得越好;③有的植物本身就有防腐和殺菌的成分，如高位沼澤泥炭蘚能分泌酚類，某些闊葉樹有丹寧保護(hù)纖維素，某些針葉樹含酚、并有樹脂保護(hù)纖維素，都使植物不致遭到完全破壞。隨著植物遺體的堆積和分解，在泥炭層的底層，氧化環(huán)境逐漸為還原環(huán)境所代替，分解作用逐步減弱。與此同時(shí)，在厭氧性細(xì)菌的參與下，分解產(chǎn)物之間的合成作用和分解產(chǎn)物與植物遺體之間的相互作用開始占主導(dǎo)地位，這種合成作用導(dǎo)致一系列新產(chǎn)物的出現(xiàn)。如木質(zhì)素、纖維素、蠟質(zhì)、脂肪及其水解、氧化產(chǎn)物都含有大量活潑官能團(tuán)，如＞CO，—OH，—COOH以及活潑的α氫。大量活潑官能團(tuán)的共同存在，當(dāng)然有可能要互相反應(yīng)、互相作用。微生物本身含有大量蛋白質(zhì)，它本身亦參與了成煤作用。合成作用最主要的產(chǎn)物是腐植酸，還有瀝青質(zhì)。
由植物轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗵浚诨瘜W(xué)組分上是發(fā)生了質(zhì)的變化(表22)。從表中可以看出，植物轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗵亢螅参镏泻械牡鞍踪|(zhì)在泥炭中消失了，木質(zhì)素、纖維素等在泥炭中很少，而產(chǎn)生了大量植物中沒有的腐植酸。元素組成中，泥炭的碳含量比植物增高，氮含量有所增加，而氧含量減少，說明泥炭化過程中，植物的各種有機(jī)組分發(fā)生了復(fù)雜的變化，變成新的產(chǎn)物。這些產(chǎn)物的組分和性質(zhì)與原來植物的組分和性質(zhì)是不同的。
表2-2 植物與泥炭化學(xué)組成的比較
(據(jù)中國科學(xué)院煤化學(xué)研究所)
泥炭的有機(jī)組分主要包括以下幾個(gè)部分:①腐植酸，是泥炭中最主要的成分，是由高分子羥基芳香羧酸所組成的復(fù)雜混合物，具酸性，溶于堿溶液而呈褐色，是一種無定形的高分子膠體，能吸水而膨脹;②瀝青質(zhì)，可由合成作用形成，也可以由樹脂、蠟質(zhì)、孢粉質(zhì)等轉(zhuǎn)化而來，瀝青質(zhì)溶于一般的有機(jī)溶劑;③未分解或未完全分解的纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)和木質(zhì)素;④變化不大的穩(wěn)定組分，如角質(zhì)膜、樹脂、孢粉等。
在顯微鏡下，可以看到泥炭中有由植物變化而來的各種植物組織的碎片，這些碎片有的保存了植物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，有的胞壁已經(jīng)膨脹而看不出原來的結(jié)構(gòu)，有的甚至徹底分解成細(xì)碎的小塊或無結(jié)構(gòu)的膠體物質(zhì)。
二、凝膠化作用
植物物質(zhì)在泥炭化過程中經(jīng)受腐植化作用后，繼而將經(jīng)歷凝膠化作用。凝膠化作用是指植物的主要組成部分在泥炭化過程中經(jīng)過生物化學(xué)變化和物理化學(xué)變化，形成以腐植酸和瀝青質(zhì)為主要成分的膠體物質(zhì)(凝膠和溶膠)的過程。凝膠化作用發(fā)生在沼澤中較為停滯、不太深的覆水條件下，弱氧化至還原環(huán)境，在厭氧細(xì)菌的參與下，植物的木質(zhì)纖維組織一方面發(fā)生生物化學(xué)變化，另一方面發(fā)生膠體化學(xué)變化，二者同時(shí)發(fā)生和進(jìn)行導(dǎo)致物質(zhì)成分和物理結(jié)構(gòu)兩方面都發(fā)生變化。上節(jié)所述植物遺體經(jīng)過生物化學(xué)作用轉(zhuǎn)變成泥炭的過程，實(shí)際上主要是形成腐植酸和瀝青質(zhì)等的過程。另外，植物的木質(zhì)纖維組織在沼澤水的浸泡下吸水膨脹，并通過真菌和細(xì)菌的作用在形成腐植酸等物質(zhì)的同時(shí)，還經(jīng)歷著一個(gè)膠體化學(xué)的變化過程。鑒于這一總過程既有因微生物活動而引起的化學(xué)成分的變化，又有膠體化學(xué)的變化，故全稱應(yīng)為“生物化學(xué)凝膠化作用”。
凝膠化作用進(jìn)行的強(qiáng)烈程度不同，產(chǎn)生了形態(tài)和結(jié)構(gòu)不同的凝膠化物質(zhì)。如果植物組織的細(xì)胞壁在變化過程中只發(fā)生了微弱的膨脹，則植物的細(xì)胞組織仍能保持規(guī)則的排列(在橫截面上還常顯示清楚的年輪)，細(xì)胞腔明顯。變化到這種程度的植物組織，若因外界條件的改變不再繼續(xù)膨脹而被埋藏并轉(zhuǎn)化成煤后，即形成凝膠化組分中的木煤體。如果植物細(xì)胞壁在變化過程中膨脹作用較強(qiáng)，細(xì)胞腔顯著縮小或僅保存極小的空隙，則成為木質(zhì)鏡煤體的前身。若細(xì)胞腔也充滿了凝膠化物質(zhì)，但植物結(jié)構(gòu)通過凝膠化物質(zhì)深淺色調(diào)的不同仍可以辨認(rèn)時(shí)，即轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)鏡煤體。當(dāng)凝膠化作用進(jìn)行得十分強(qiáng)烈，植物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)完全消失，形成均勻的凝膠化物質(zhì)時(shí)，轉(zhuǎn)變成煤后即成為無結(jié)構(gòu)鏡煤體。如果凝膠化的植物組織在介質(zhì)中分散成細(xì)小的膠粒，即成為溶膠。溶膠的表面能較小，植物的其他組分如孢粉、樹脂、植物組織的碎片以及礦物顆粒都很容易落入其中，以后當(dāng)介質(zhì)條件發(fā)生變化(如電解質(zhì)的加入、酸堿度的變化、溫度的變化等)時(shí)，含有上述物質(zhì)的溶膠即發(fā)生凝聚(或聚沉)作用，形成凝膠狀態(tài)，被埋藏后經(jīng)成巖作用脫水老化，轉(zhuǎn)變成煤后即成為煤中的凝膠化基質(zhì)體。凝膠化組分在煤化過程中容易產(chǎn)生內(nèi)生裂隙和眼球狀的表面特征，都是因凝膠脫水老化而產(chǎn)生的。
伴隨著上述膠體的化學(xué)變化過程，植物組織同時(shí)進(jìn)行著生物化學(xué)的分解、合成作用，并且不斷地改變著植物殘?bào)w的化學(xué)成分。因而在凝膠化作用過程中形成的不同產(chǎn)物不僅在形態(tài)上存在著區(qū)別，他們在成煤以后在化學(xué)工藝性質(zhì)上亦存在一些差異。
在泥炭化的生物化學(xué)作用中，主要的植物物質(zhì)(木質(zhì)素及纖維素)在覆水環(huán)境中膨脹，失去它們的纖維狀結(jié)構(gòu)，逐步離解成分子集合體(分子擴(kuò)散)，這些集合體再結(jié)合起來形成膠體或分離成分子。其中，后者還可構(gòu)成另外的集合體，從而又形成新的膠體。這些膠體在與水接觸中易碎成小的顆粒(稱為膠粒，micelles)，進(jìn)而形成溶膠。由于植物的木質(zhì)素與纖維素在物理化學(xué)性質(zhì)上都屬于凝膠體，有很強(qiáng)的吸水能力，在還原環(huán)境下逐漸分解，細(xì)胞壁不斷吸水膨脹，胞腔縮小，以致完全喪失細(xì)胞結(jié)構(gòu)，形成無結(jié)構(gòu)膠體，或進(jìn)而分解成溶膠，這個(gè)轉(zhuǎn)化過程總稱為凝膠化作用或生物凝膠化作用。
凝膠化作用的程度不同，產(chǎn)生的凝膠化物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和形態(tài)亦不同，再經(jīng)過煤化作用的轉(zhuǎn)化，則形成不同的顯微組分。
在泥炭化作用中，植物物質(zhì)轉(zhuǎn)化為泥炭，微生物活動起了相當(dāng)重要的作用。據(jù)Perry等(1979)的資料，澳大利亞昆士蘭州紅樹林沼澤沉積物中的微生物在每克干燥沉積物中多達(dá)20億個(gè)。其中，喜氧性異養(yǎng)細(xì)菌19億個(gè)，厭氧性異養(yǎng)細(xì)菌180萬個(gè)，酵母菌、真菌各2.5萬個(gè)。
泥炭沼澤中的微生物參與了植物物質(zhì)的破壞和分解。一般較穩(wěn)定的脂類化合物不易受到微生物的破壞，但在特定條件下也會受到微生物的侵襲。近年來真菌對角質(zhì)的降解作用研究說明，一些植物病菌和腐生菌可以在角質(zhì)上生長。葉面的真菌具有角質(zhì)酶、果膠酶和纖維素酶，真菌一方面把降解角質(zhì)的異酶分泌到介質(zhì)中去，另一方面菌絲可以通過空隙有效地滲入葉片內(nèi)部，能使脂類強(qiáng)烈分解的是非孢子細(xì)菌、真菌及某些放線菌。微生物活動不僅影響到植物物質(zhì)的破壞和分解，而且參與了泥炭的形成。近年來對泥炭中植物殘?bào)w的研究說明，在泥炭的植物殘?bào)w中含有細(xì)菌、真菌等微生物，生物質(zhì)中含有特有的且與高等植物不同的脂肪酸、氨基酸成分。泥炭化作用中腐植質(zhì)的形成也與微生物酶的活性有關(guān)，真菌等微生物含黑色素的細(xì)胞壁，在細(xì)胞死后仍相當(dāng)穩(wěn)定，能形成類似于黑腐酸的腐植質(zhì)狀的物質(zhì)。利用含有14C的微生物進(jìn)行的試驗(yàn)表明，微生物細(xì)胞成分參與了不同腐植質(zhì)的組成，黑曲酶的示蹤碳參與了腐黑物的形成。
三、絲炭化作用
絲炭化物質(zhì)和凝膠化物質(zhì)一樣，主要也是由植物的木質(zhì)纖維組織轉(zhuǎn)變而形成的，從有機(jī)組成來看主要也是植物細(xì)胞壁中的木質(zhì)素和纖維素，但由于其變化條件和變化過程不同，因而形成了與凝膠化物質(zhì)性質(zhì)完全不同的物質(zhì)，這些絲炭化物質(zhì)的共同特點(diǎn)是碳含量高而氫含量低，由于絲炭化過程經(jīng)歷了較大程度的芳烴化和縮合作用，因而其反射率顯著高于凝膠化物質(zhì)。
絲炭的成因長期以來有不同的解釋，目前認(rèn)為不同類型的絲炭化物質(zhì)形成的歷史是很不相同的。在煤田地質(zhì)學(xué)發(fā)展的早期階段，有人提出了“森林火災(zāi)說”，即認(rèn)為絲炭是古代沼澤森林起火后造成的木炭狀殘余物轉(zhuǎn)化而成的。但這種看法難以解釋下列現(xiàn)象:如有些煤田中存在著以絲炭化物質(zhì)為主構(gòu)成的厚煤層;絲炭化物質(zhì)為主的分層與凝膠化物質(zhì)為主的分層十分頻繁地交替;絲炭化與凝膠化組分之間存在著各種過渡類型等。森林起火造成的絲炭化物質(zhì)確實(shí)存在，但絲炭化物質(zhì)的成因主要不是來自森林失火。
德國煤巖學(xué)家M.泰希繆勒(Teichmüller)等將森林沼澤中樹木或泥炭起火造成的絲炭命名為火焚絲炭(Pyrofusinite)，并曾列舉了美國佐治亞州的一個(gè)沼澤(Okefenokee沼澤)表面起火后絲炭化樹木的碎片在原地堆積形成絲炭和半絲炭的凸鏡體的情況。
一些研究者在對沼澤進(jìn)行調(diào)查時(shí)，常常發(fā)現(xiàn)暴露于空氣之中因遭受氧化而成的暗色、疏松多孔的朽木。他們認(rèn)為這種朽木的碎片若落入沼澤水中就會轉(zhuǎn)變成絲炭。
M.泰希繆勒提出絲炭化物質(zhì)也可以是由于沼澤中的真菌對枝干的分解作用而形成。美國一些沼澤中的絲柏樹(Taxodium distichum)可以在真菌的作用下形成一種棕腐質(zhì)物質(zhì)而成為絲炭的前身。
絲炭化物質(zhì)的形成主要是由于氧化作用和脫氫、脫水作用，它是在沼澤覆水程度起了變化，當(dāng)沼澤表面變得比較干燥，氧的供應(yīng)較為充分的情況下發(fā)生的。氧化過程中有機(jī)物在微生物參與下由于失去被氧化的原子團(tuán)而脫氫、脫水，碳含量相對地增加。但是，這種氧化作用無限制繼續(xù)并不能形成絲炭，這是因?yàn)檠趸饔玫某掷m(xù)發(fā)生將導(dǎo)致植物遺體的全部分解。只有當(dāng)氧化到一定階段后植物遺體迅速轉(zhuǎn)入覆水較深的弱氧化以至還原條件下，或被泥沙所覆蓋而與空氣隔絕、中斷了氧化作用后，在煤化作用中才能轉(zhuǎn)變成貧氫富炭的絲炭。
部分絲炭沒有經(jīng)過明顯的凝膠化作用，因而植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)幾乎未經(jīng)膨脹變形，仍然保留完整的植物組織結(jié)構(gòu)。但是還有一些絲炭化物質(zhì)首先曾經(jīng)歷過不同程度的凝膠化作用，而后由于環(huán)境發(fā)生變化(特別是覆水程度的變化)，又發(fā)生絲炭化作用。因此，同一植物遺體可先后經(jīng)歷兩種不同的轉(zhuǎn)變過程，并形成相應(yīng)的組分。那些已經(jīng)經(jīng)受不同程度凝膠化作用的植物組織，如果由于潛水面下降等原因，沼澤變得較為干涸，從而轉(zhuǎn)入充分氧化的條件時(shí)，凝膠化的植物組織即因脫氫、脫水，相對地增碳而向絲炭化物質(zhì)轉(zhuǎn)化。這一轉(zhuǎn)化過程如進(jìn)行得徹底則可形成絲炭體、木質(zhì)鏡煤絲炭體等組分，凝膠化基質(zhì)亦可以變?yōu)榻z炭化基質(zhì)體;如果后期絲炭化作用進(jìn)行得不徹底，則形成一系列過渡的產(chǎn)物，這些產(chǎn)物成煤后形成半凝膠化物質(zhì)和半絲炭化物質(zhì)的組分。但是已經(jīng)經(jīng)過充分絲炭化作用而形成的絲炭化物質(zhì)，即使再經(jīng)受適于進(jìn)行凝膠化作用的不太深覆水條件，也不能再發(fā)生凝膠化作用而形成凝膠化物質(zhì)。因此，凝膠化物質(zhì)一旦已完成了向絲炭化物質(zhì)的徹底轉(zhuǎn)化后就不可能再產(chǎn)生逆向的轉(zhuǎn)化。
以上所述凝膠化作用和絲炭化作用，都是指泥炭形成階段發(fā)生的生物化學(xué)和物理化學(xué)變化。現(xiàn)代對煤中各種顯微組分的研究，發(fā)現(xiàn)凝膠化組分和絲炭化組分的形成并不終止于泥炭化階段的晚期，在年輕褐煤的植物殘?bào)w中還經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)比例未經(jīng)變化的木質(zhì)素和纖維素，它們在成巖過程中仍有可能繼續(xù)向凝膠化物質(zhì)或向絲炭化物質(zhì)轉(zhuǎn)化。
自然界所見煤的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造往往是十分復(fù)雜的，常看到煤的不同巖石類型的頻繁交替，在鏡下觀察時(shí)亦可看到顯微巖石類型的頻繁變化，造成這種情況的原因是復(fù)雜的。沼澤覆水條件、介質(zhì)化學(xué)性質(zhì)等方面的改變可以引起不同巖石類型分層的形成;同一粗大的植物樹干在沼澤中由于埋藏狀態(tài)的不同，可以有不同的轉(zhuǎn)變經(jīng)歷，甚至樹干表層和里層的轉(zhuǎn)變條件也存在著差別(這種現(xiàn)象在露天開采的褐煤層中經(jīng)常見到)，這些都會導(dǎo)致煤和煤層組成的不均一性。
四、泥炭的積累速度
泥炭的積累與大氣和土壤的溫度密切有關(guān)。首先，溫度影響植物的生長速度和生長量。我國華南亞熱帶森林的枯枝落葉層每年每公頃達(dá)24～35t，而小興安嶺寒溫帶則為幾噸到十幾噸。根據(jù)P.穆爾(Moore)等人的資料，熱帶雨林每年每平方米的有機(jī)質(zhì)產(chǎn)量為3250g，溫帶沼澤的蘆葦為2900g，溫帶橡樹林為900g，而寒溫帶苔蘚沼澤的苔蘚僅340g。一個(gè)熱帶森林沼澤在7～9年內(nèi)本身重建一次，在此期間樹木的生長高度可達(dá)30m，而溫帶的沼澤森林中的樹木，在同樣長的時(shí)間內(nèi)生長的高度只有5～6m。可見，在溫度較高的條件下，植物增長較快，為泥炭的積累提供了有利的先決條件。
其次，溫度影響微生物的繁殖和活動，從而影響植物死亡后的分解速度。在寒冷氣候條件下，由于溫度過低，微生物活動極弱，植物遺體分解緩慢;反之，在溫度較高的條件下，不僅化學(xué)作用進(jìn)行得比較快，而且微生物繁殖快、非常活躍，加速了對植物有機(jī)質(zhì)的分解(圖21)。因此，溫度過高或過低都不利于泥炭的積累。現(xiàn)代泥炭沼澤工作者認(rèn)為，只有在溫暖和濕潤的氣候條件下，才有利于泥炭的積累，溫帶濕潤氣候區(qū)的泥炭層最厚，由此向南、向北都有減薄的趨勢。
圖2-1 溫度與有機(jī)質(zhì)的生長速度及其被細(xì)菌破壞的速度之間的關(guān)系(據(jù)Gordonetal.，1958)
現(xiàn)代泥炭沼澤中泥炭積累速度各地不同，大多每年在0.5～2.2mm范圍內(nèi)，平均每年積累1mm左右。有些地區(qū)，泥炭積累速度可能要大些，如位于熱帶地區(qū)的加里曼丹森林沼澤每年泥炭積累達(dá)3～4mm(H.J.An-derson，1964)，密西西比河三角洲全新世埋藏泥炭的積累速度可達(dá)每年5.5～6.4mm。可見泥炭積累速度不僅與溫度有關(guān)，還可能和沼澤植被類型、沼澤富水程度、介質(zhì)酸堿度及其對微生物活動、植物遺體分解程度的影響等因素有關(guān)。
現(xiàn)代泥炭和第四紀(jì)埋藏泥炭一般都只有幾米厚，僅個(gè)別地區(qū)厚達(dá)二三十米以上，而古近新近紀(jì)、中生代某些煤層卻厚達(dá)一二百米以上。按煤化過程中有機(jī)質(zhì)的壓縮率推算，形成這些煤層的泥炭要有幾百米厚。第四紀(jì)泥炭層比較薄，這和第四紀(jì)泥炭聚積期特定的地質(zhì)條件是分不開的，因?yàn)榈谒募o(jì)泥炭聚積區(qū)中大部分地區(qū)不止一次地被冰期所間斷，間冰期的泥炭沼澤厚度都不大;而全新世的泥炭沼澤則更是在冰期后近一萬年內(nèi)形成的，厚度也不可能很大。同時(shí)，喜馬拉雅期地殼運(yùn)動所造成的現(xiàn)代地質(zhì)地理的一系列特點(diǎn)，如大陸地勢較高而且地形切割厲害，氣候變化大、某些沉積區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動速度大等，都會影響泥炭沼澤的發(fā)育與分布，與過去地質(zhì)歷史上一些大型泥炭沼澤的形成條件相比有很多不同之處。
混凝土的碳化是什么作用?
（3）耐久性好：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有很好的耐久性。正常使用條件下不需要經(jīng)常性的保養(yǎng)和維修。（4）耐火性好：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)相比具有較好的耐火性。（5）易于就地取材：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所用比重較大的砂、石材料易于就地取材，且可有效利用礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢渣有利于保護(hù)環(huán)境。碳化作用 正確地說...
棉簽沾檸檬汁在白紙上寫字,晾干,將白紙貼近小臺燈。 到底會有什么現(xiàn)象...
當(dāng)您用棉簽沾取檸檬汁在白紙上寫字，并將其晾干后，將白紙貼近小臺燈，會觀察到黃色字跡的出現(xiàn)。這是因?yàn)闄幟手泻械馁愯捶映煞帜軌蚪档图垙埖娜键c(diǎn)。當(dāng)紙張受到熱源加熱時(shí)，檸檬汁書寫的部分會最先碳化，從而呈現(xiàn)出黃色字跡。這種現(xiàn)象稱為碳化反應(yīng)，是一種古老的秘密傳遞信息方法。1. 碳化作用的詳細(xì)...
木頭為什么做炭化
木頭進(jìn)行炭化的原因 木頭進(jìn)行炭化是為了提高其耐用性、增強(qiáng)硬度、改善物理性能并增加使用壽命。詳細(xì)解釋如下：1. 提高耐用性 木頭經(jīng)過炭化處理，其耐腐性和耐蟲性都會得到顯著增強(qiáng)。炭化過程中，木材內(nèi)部的水分被排除，使其更加抵抗腐朽和蟲害的侵襲。這使得炭化木材在戶外家具、地板等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。2. ...
混凝土的碳化指的是什么?
碳化作用對混凝土結(jié)構(gòu)的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先，堿度的降低削弱了混凝土的保護(hù)層對鋼筋的保護(hù)作用，使得鋼筋開始暴露在腐蝕環(huán)境中，引發(fā)鋼筋銹蝕。這一過程不僅會縮短混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，還會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全性能下降，甚至引發(fā)安全事故。其次，碳化作用會引起混凝土的體積收縮，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。這些裂縫會...
塑料碳化有什么作用
塑料的碳化會給塑料產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)成本帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。對于塑料制品生產(chǎn)企業(yè)來說，有效預(yù)防和解決塑料碳化問題具有重要意義。經(jīng)過長時(shí)間的停機(jī)、加熱后再開動機(jī)器，塑料制品上容易出現(xiàn)許多大大小小的黑點(diǎn)，不能滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求。這些黑點(diǎn)是機(jī)器中殘留物導(dǎo)致塑料碳化的主要原因之一。通常，機(jī)器通過連續(xù)...
什么是碳化?
2、在自然界中，碳化是生物體進(jìn)行呼吸的重要過程之一。例如，植物通過光合作用吸收二氧化碳并釋放氧氣。而動物則通過呼吸作用吸入氧氣并釋放二氧化碳。人類活動也會對大氣中的二氧化碳濃度產(chǎn)生影響，例如化石燃料的燃燒會加速二氧化碳的排放量。3、碳化不僅是一種重要的化學(xué)反應(yīng)，也是影響全球氣候變化的重要因素...
碳化有哪些
四、生物碳化 生物碳化是利用生物體進(jìn)行碳化的一種技術(shù)。在生物碳化過程中，生物體中的有機(jī)物質(zhì)通過微生物的分解作用轉(zhuǎn)化為碳。這種方法具有環(huán)保、可持續(xù)的特點(diǎn)，在生物質(zhì)能源領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。碳化技術(shù)是一種重要的化學(xué)過程，包括熱解碳化、化學(xué)碳化、催化碳化以及生物碳化等多種類型。每種碳化方法都...
混凝土的碳化指的是什么?
混凝土的碳化是指空氣中的二氧化碳與水泥石中的氫氧化 鈣作用，產(chǎn)生碳酸鈣和水。一方面，碳化作用使混凝土的堿度 降低，減弱了混凝土的保護(hù)層對鋼筋的保護(hù)作用，使鋼筋因表 面的鈍化膜被破壞而開始生銹；另一方面碳化作用引起混凝土 收縮，使混凝土表面碳化層產(chǎn)生拉應(yīng)力，從而產(chǎn)生微細(xì)裂縫， 導(dǎo)致混凝土的...
紙張為什么會碳化
紙張?zhí)蓟脑颍杭垙堅(jiān)谑艿礁邷亍㈤L時(shí)間接觸火源或其他特定條件影響下，會經(jīng)歷碳化過程。以下是關(guān)于紙張?zhí)蓟?一、高溫影響 紙張的主要成分是纖維素，當(dāng)紙張受到高溫作用時(shí)，其內(nèi)部的碳、氫元素受到激發(fā)，開始發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在高溫下，紙張中的水分和揮發(fā)性物質(zhì)逐漸逸出，留下的主要是碳元素，從而形成碳化...
炭化是什么意思
與通常的蒸餾相比，干餾過程需要更高的溫度。通過干餾，可以從炭或木材中提取液態(tài)燃料，從礦物質(zhì)鹽中分解出其他物質(zhì)。例如，硫酸鹽的干餾能生成二氧化硫和三氧化硫，這些物質(zhì)溶于水后可得到硫酸；而煤干餾則能產(chǎn)出焦炭、煤焦油、粗氨水和煤氣。值得注意的是，"碳化作用"在鋼筋混凝土失效形式中指的是一種...
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白玉縣極限： ______ 我這是自己打的不是復(fù)制的哦.煤、石油、天然氣是怎樣形成的這三個(gè)問題你在百度上隨便搜索一下就有了.展開全部 我來和你說一下它們各以怎樣的形式存在吧 首先 1、石油是以液態(tài)形式存在于地下巖石孔隙中的,也有存在于地下的裂縫或者溶洞中的但大部分是存在于巖石孔隙中的.2、天然氣是石油的伴生氣體賦存狀態(tài)主要以游離態(tài)為主他們有共同的特性就是必須有良好的封閉層也就是圈閉不然氣體和石油就不會被儲存.氣比油水都輕所以一般在封閉層的最上端.也有單一的天然氣藏但是規(guī)模就很大基本都要滿足一定的地質(zhì)條件才能聚集.3煤層就是古代死亡的植物所形成的必須在還原環(huán)境下也就是無氧環(huán)境下,煤層的存在是以固體形式存在的.
白玉縣極限： ______ 煤、石油、天然氣等是埋在地下的動植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的,是化石能源,故不可再生. 故本題答案為:動植物,不可再生能源.
白玉縣極限： ______ 煤 一種固體可燃有機(jī)巖,主要由植物遺體經(jīng)生物化學(xué)作用,埋藏后再經(jīng)地質(zhì)作用轉(zhuǎn)變而成.俗稱煤炭. 煤的生成: 在地表常溫、常壓下,由堆積在停滯水體中的植物遺體經(jīng)泥炭化作用或腐泥化作用,轉(zhuǎn)變成泥炭或腐泥;泥炭或腐泥被埋藏后 , ...
白玉縣極限： ______ 之所以是黑的,和他的生成環(huán)境和過程有關(guān) 一種固體可燃有機(jī)巖,主要由植物遺體經(jīng)生物化學(xué)作用,埋藏后再經(jīng)地質(zhì)作用轉(zhuǎn)變而成.俗稱煤炭.中國是世界上最早利用煤的國家.遼寧省新樂古文化遺址中,就發(fā)現(xiàn)有煤制工藝品 ,河南鞏義市也...
白玉縣極限： ______ 煤是由古代植物遺體埋在地層下或在地殼中經(jīng)過一系列非常復(fù)雜的變化而形成的.是由有機(jī)物和無機(jī)物所組成的復(fù)雜的混合物,主要含有碳元素,此外還含有少量的氫、氮、硫、氧等元素以及無機(jī)礦物質(zhì)(主要含硅、鋁、鈣、鐵等元素). 在地表常溫、常壓下,由堆積在停滯水體中的植物遺體經(jīng)泥炭化作用或腐泥化作用,轉(zhuǎn)變成泥炭或腐泥;泥炭或腐泥被埋藏后 , 由于盆地基底下降而沉至地下深部,經(jīng)成巖作用而轉(zhuǎn)變成褐煤;當(dāng)溫度和壓力逐漸增高,再經(jīng)變質(zhì)作用轉(zhuǎn)變成煙煤至無煙煤.泥炭化作用是指高等植物遺體在沼澤中堆積經(jīng)生物化學(xué)變化轉(zhuǎn)變成泥炭的過程.腐泥化作用是指低等生物遺體在沼澤中經(jīng)生物化學(xué)變化轉(zhuǎn)變成腐泥的過程.腐泥是一種富含水和瀝青質(zhì)的淤泥狀物質(zhì).
白玉縣極限： ______ 1、煤的形成 在各大陸、大洋島嶼都有煤分布,但煤在全球的分布很不均衡,各個(gè)國家煤的儲量也很不相同.中國、美國、俄羅斯、德國是煤炭儲量豐富的國家,也是世界上主要產(chǎn)煤國,其中中國是世界上煤產(chǎn)量最高的國家.中國的煤炭資源在...
白玉縣極限： ______ 1、煤的形成 在各大陸、大洋島嶼都有煤分布,但煤在全球的分布很不均衡,各個(gè)國家煤的儲量也很不相同.中國、美國、俄羅斯、德國是煤炭儲量豐富的國家,也是世界上主要產(chǎn)煤國,其中中國是世界上煤產(chǎn)量最高的國家.中國的煤炭資源在...
白玉縣極限： ______ 煤礦工人(歷盡艱辛) ,千層地底挖出“ (烏金).
白玉縣極限： ______ 在地表常溫、常壓下,由堆積在停滯水體中的植物遺體經(jīng)泥炭化作用或腐泥化作用,轉(zhuǎn)變成泥炭或腐泥;泥炭或腐泥被埋藏后 , 由于盆地基底下降而沉至地下深部,經(jīng)成巖作用而轉(zhuǎn)變成褐煤;當(dāng)溫度和壓力逐漸增高,再經(jīng)變質(zhì)作用轉(zhuǎn)變成煙煤至無煙煤.泥炭化作用是指高等植物遺體在沼澤中堆積經(jīng)生物化學(xué)變化轉(zhuǎn)變成泥炭的過程.腐泥化作用是指低等生物遺體在沼澤中經(jīng)生物化學(xué)變化轉(zhuǎn)變成腐泥的過程.腐泥是一種富含水和瀝青質(zhì)的淤泥狀物質(zhì).
