[科普中国]-煤动力变质

煤动力变质，指形成褶皱或断裂的构造应力及伴生的热效应使煤发生的变质。

动力变质作用构造运动是指含煤岩系形成后的构造变动。自从D.怀特(D. White，1935)以动力变质解释美国阿帕拉契煤田的煤变质分带之后，形成了地质构造越复杂、构造变动次数越多、煤的变质程度就越高的观点。但是，随后的工作表明，作为动力变质典型实例的阿帕拉契煤田以及德国鲁尔煤田和俄罗斯乌拉尔煤田的煤变质，都是以煤深成变质作用为主或煤深成变质后又受到岩浆侵入的结果，动力变质即使存在，也是次要和局部的。

加拿大落基山地区的中生代煤，过去曾作为动力变质典型实例之一。但后经研究证明其实不然，下图中的上部反映落基山从东向西构造变动逐渐加强，煤的变质程度也逐步增高，似乎是动力变质的结果;图中的下部是中生代含煤岩系，包括晚侏罗世早白垩世含煤岩系、早中白垩世含煤岩系以及上覆上白垩统的复原图，表明它们由东向西逐渐增厚，并反映了由于逆掩断层造成的40.2km的总断移距离。显然，煤变质程度由东向西加深是由于从晚侏罗世到晚白垩世的沉积由东向西逐渐增厚，在白垩纪末拉拉米运动之前由于煤经受了深成变质作用的结果，而非受逆掩断层的影响。1

煤的动力变质作用类型煤的动力变质作用类型按煤体变形机制可分为煤的脆性变形变质作用、煤的韧性变形变质作用和介于两者之间的脆韧性变形变质作用。

①煤的脆性变形变质作用一脆性变形是在低温、快速应变条件下发生的煤体碎裂流变，主要表现为煤的物理煤化作用，没有化学煤化作用的表现。即煤体脆性变形只是煤的物理结构发生改变，不会引起化学成分的改变。曹代勇认为煤体发生脆性变形时，煤中应变能的消减是通过碎块间的相互换位来实现的，煤体破裂缓冲了构造变形对煤的大分子结构的影响。

②煤的韧性变形变质作用——在地质构造作用下，不仅发生煤的物理煤化作用，还发生了化学煤化作用。煤的韧性变形是在古地温较高的地质环境中，煤中有机组分活动性加大，在构造应力(尤其是剪切应力)作用下发生的。煤体韧性流变煤中应变能的消减可能与大分子的环缩合与拼叠有关，主要通过如下两种机制促进煤的演化：一是应变能增加了煤化作用的热活性，促进化学键重新键合，提供环缩合作用的有利条件；其二是定向压力作为环缩合作用与拼叠作用的“催化剂”，当应变发展到芳香结构层次时，应力作用促使芳香碳网在平行于应力方向择优生长，在垂直应力方向则优先拼叠。2

煤的动力变质作用指标在正常的深成变质过程中，成分变化和物理结构变化同步发生。在构造应力作用下，则发生以结构变化为主的变质作用，化学成分变化不大。我们认为，在应力作用下，无论是成分或是物理结构发生了变化，都应认为是煤发生了动力变质作用。实际上，成分是结构的物质基础，结构则是成分的存在形式，二者是相辅相成的。煤的变质过程中有一个很重要的伴生现象是脱气作用，所脱出的气体作为非煤成分将释出原始结构单元。

煤的动力变质作用指标主要是反映煤结构变化为主的指标，包括煤的双反射率、晶体参数指标，自由基参数等。而反映煤成分变化的指标不敏感。2

构造运动的影响构造运动对煤的结构和物理性质产生影响，使煤的水分减少、密度加大、光学各向异性增强，在高变质阶段导致石墨晶格的生成，但这些主要在强烈构造变动带才有所表现。多数人认为，动力变质作用应主要指由于构造运动在使煤、岩层压缩过程中生成的大量摩擦热促使煤发生的变质，应称为“煤动力热变质作用”。因而，只有在构造运动强烈而且煤、岩层的热传导性又较差的条件下，才会产生“煤动力热变质”。

地震时，沿活动断裂带有大量的摩擦热产生，也有可能使煤层发生动力热变质。北美阿帕拉契大逆掩断层水平推移达100多公里，断裂带附近的地温升高50℃。但这样形成的煤变质带，往往只限于沿强烈活动断裂带的两侧，呈窄条带状分布，范围很小。3

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学