三、可燃有机岩矿床

这是一类有机成因的可以作为燃料能源的矿床，包括煤、石油、天然气、油页岩等。所谓能源是指能生产能量的物质，或者说是指能够转换成机械能、热能、电磁能和化学能等各种能量的资源。因此，本类矿床在国计民生以及在国际战略资源方面占有极重要位置。当然，煤和石油等的用场还不仅限于用作能源，特别是石油，几乎与所有工业有关。可燃有机岩矿产占世界矿物原料总产量或总产值的 3/4 以上，由此可见本类矿床具有特殊重要的意义。

（一）煤

煤的概念和成分 煤是由植物遗体堆积在一定环境，经过复杂的变化而成的一种可燃有机岩。在含煤地层中可以发现丰富的植物化石，还有许多镜下证据可以说明煤是由地质时代的植物被埋藏后变成的。

煤的成分包括有机组分和无机组分。有机组分主要由碳、氢、氧等元素组成，主要由植物遗体转化而来，燃烧后便挥发逸失；无机组分燃烧后变成残渣，称为灰分。煤中的灰分一般在 30％以下。

煤的形成条件 形成煤必须具备一定条件：

必须有植物大量繁生，提供形成煤的物质来源。而植物茂盛又必须有湿热等气候条件。在地质时代，石炭-二叠纪、侏罗纪和早第三纪等，都曾有过植物繁茂、树木葱郁的时代，因此，在世界上形成了这些时代的煤田。
植物遗体堆积后必须与空气隔绝，以免彻底分解破坏。而满足这种条件则必须具备一定的沉积环境，如封闭的沼泽盆地、潟湖、滨海平原、三角洲平原、海湾等。
使成煤作用持续进行，还必须有有节奏的地壳运动。由于地壳运动反复进行，才能导致煤层反复堆积，在同一地区形成很厚的含煤地层①。

成煤作用 指由植物转变为煤的过程，大体可分为三个阶段：

菌解阶段，即泥炭化阶段当植物堆积在水下被泥砂覆盖时便逐渐与氧气隔绝，由嫌气细菌参与作用，促使有机质腐烂分解及分解物的合成，使植物遗体中氢、氧成分逐渐减少，而碳的成分以及腐殖酸、沥青等新生合成物质逐渐增加，这些新生物质与植物残体、矿物质的混合物，称为泥炭。植物被细菌分解腐烂的作用，叫菌解作用。这一阶段也可以说是生物化学作用阶段，其式如下：

5C6 H10 O5 ^菌^解→C20 H22 O4 + 6CO2 + CO + 3CH4

8H2 O

泥炭质地疏松，颜色和条痕皆为褐色，无光泽，比重小（0.70—1.06），可看出有机物质的残体。用火柴可以引燃，烟浓灰多。

煤化阶段，即褐煤阶段泥炭被沉积物覆盖形成顶板后，便处于完全封闭的环境，细菌作用逐渐停止。在一定温度和压力的作用下泥炭被压

缩、脱水和胶结，碳的含量进一步增加，过渡为褐煤。以上这种作用称煤化作用，也就是煤的成岩作用。

褐煤颜色和条痕皆为褐色或近于黑色，光泽暗淡，比重 0.8—1.3，基本上不见有机物的残体，质地较泥炭致密。易引燃，有烟。

变质阶段，即烟煤及无烟煤阶段如果褐煤埋藏在地下较深位置，就会受到高温高压的作用，使褐煤在化学成分上发生变化，主要是水分和挥发成分减少和碳的含量相对增加，腐殖酸完全消失；在物理性质上也发生改变，主要是密度、比重、光泽和硬度等增加，而成为烟煤。这种作用就是煤的变质作用。

烟煤的颜色和条痕皆为黑色，有光泽，致密状，比重 1.15—1.5，火焰明亮，有烟。

无烟煤是烟煤进一步变质而成。质地坚硬，颜色、条痕为黑色，有光泽，贝壳状断口，比重 1.4—1.7。燃之无烟。

煤是重要的能源，世界上所使用的能源大约有 1/4 从煤而来。煤在中国能源结构中约占 70％以上。中国的煤产量和储量均居世界前列。美、俄、波、德、英、澳、南非、印度等也是煤产量和储量较多的国家。

（二）油页岩

一种高灰分、干馏后可以获得页岩油的可燃有机岩，又称油母页岩。致密薄层状，主要呈灰褐、褐黄（土色）、深灰、灰黑等色，少数呈灰绿或杂色。暗淡无光泽，指甲刻划可呈现有光泽的油迹。具韧性，小刀可以切割，薄片具弹性。可以点燃，具高火焰并发出沥青臭味。油页岩由有机质和无机质组成，有机质主要为腐泥质成分，时含未经充分分解的低等生物遗体；无机质主要是石英、长石、粘土、碳酸盐类、黄铁矿及其它矿物微粒。油页岩干馏后获得的页岩油含量百分比，称为含油率。工业上要求的最低含油率（铝甑法）要高于 4—5％。中国已发现的油页岩矿床的含油率从百分之几到十几，最高可达 20％以上。发热量一般是煤的 1/4 到 1/2。因此，油页岩主要用来炼油和作化工原料。一般认为油页岩是由潟湖海湾、滨海三角洲外缘、内陆湖泊中低等生物沉积所成的腐泥，在地下深处经成岩作用和散失挥发成分及一系列物理化学作用而形成。油页岩矿床可分为近海型和内陆湖泊型。前者分布面积广，矿层多，但每层厚度不大，含油率高（最高可达 24％），我国广东茂名油页岩即属这种类型。后者常与煤共生，或呈互层出现，矿层厚度大，可达数十米，但横向变化较大，含油率一般较低，我国抚顺油页岩即属这种类型。抚顺油页岩为典型的内陆湖相沉积矿床，油页岩位于主煤层之上，厚 48—190m，呈褐、暗褐色，致密，薄层至中厚层状，含植物、鱼类及昆虫化石，属于早第三纪。目前查明，我国有 16 个省产油页岩，时代以侏罗-白垩纪和第三纪为主。

（三）石油和天然气

石油和天然气是产于地层中的可燃性油质液体和气体。它们不能形成独

立的地层，而存在于岩石空隙和裂隙之中。

石油和天然气的成分和性质 据 J.M.亨特统计（1979），石油的平均元素组成：碳为 84.5％，氢为 13％，硫为 1.5％，氮为 0.5％，氧为 0.5

％。石油主要由碳和氢组成，碳和氢的总量在 95—99％之间。石油中已鉴定出 3000 种化合物，其中烃类化合物 230 种以上，主要有烷属烃 CnH2n+2、环烷属烃 CnH2n、芳香属烃 CnH2n-6 等，种类繁多。

石油在化学上不是纯一物质，所以它的物理性变化范围很大。颜色是棕黑、深褐、棕黄等，比重 0.75—1.0，带特有臭味，沸点和凝固点不固定，可点燃，含热量比煤高出近 1 倍。

天然气比石油轻，所以常位于石油的上部，称为气顶。我国四川等省也有单独的天然气矿藏。四川的天然气是以气态碳氢化合物为主的混合物，以甲烷 CH4 最多，占气体成分的 80—90％。另外，还有少量的乙烷、丙烷和丁烷等。天然气一般无色无味，可以燃烧，是重要能源之一。