【腐泥】100米以上的厚煤层是如何形成的？远古的地球上真的有这么多植物

煤层是常见的固体能源，其形成是高气候、高植物、高地理、高构造等诸多地质条件共同作用，经历多年沉积的结果。

煤层又厚又薄，可从采煤角度采集的煤层厚度可分为5个厚度级。0.3 ~ 0.5米是非常薄的煤层。0.5 ~ 1.3是薄煤层。1.3 ~ 3.5米为中厚煤层。3.5 ~ 8.0米是厚煤层。大于8米的是厚煤层。

世界各地的煤层远远超过8米，在澳大利亚厚度超过70米的煤层在吉普斯兰盆地发现，我国胜利煤田最厚的地方也达到了320米，因此又出现了超后煤层划分，目前有两种说法：超后煤层的起点标准超过60米，超过40米。

那么，这种超薄煤层是如何形成的呢？形成过程中到底蕴含了多少远古时代的植物？

要想知道超厚煤层是如何形成的，首先要了解煤炭是如何形成的。

形成煤的原始物质主要是植物，植物在死亡和积累中，其残骸经过一系列复杂的生化、物理化学和地球化学变化过程，形成煤。

形成煤的第一个阶段叫做泥炭化阶段，在这个阶段植物死亡堆积在充满水的沼泽中。我们知道水中的氧气与陆地相比氧气含量很少。所以死去的植物在沼泽的水中被细菌不断分解、化合和积累，最终在一系列作用下，低等植物变成腐烂的泥土，高等植物形成泥炭。

形成煤的第二个阶段称为煤化阶段。煤化阶段不同于煤化阶段，煤化阶段是生物化学作用，煤化阶段依赖物理化学作用。

泥炭层形成的地方是沼泽泥潭。这里地势低洼。因此，与水冲刷带来的沙子和石头、沼泽表面的泥潭结合，逐渐形成上盘岩层，上盘岩层下是植物残骸形成的泥炭层。在上盘岩层的压力下，下层泥炭层被牢牢压下，有失水、胶体老化、硬结、最终化学成分，此时泥炭层变成了比较致密的黑棕色褐煤。

但是褐煤不是终点。人外有天空，上盘岩层外也有水带来新的泥沙石头堆积，不断加厚，这时静态压力也不断增加，煤层受到的压力也不断增大，煤层的温度也随之升高，煤炭质量也随之变化。

其中变质作用以成岩作用为主，逐渐变成温度影响为主。这样褐煤就逐渐变成了烟煤无烟煤。如果有更高的温度，最终会变成石墨。

了解煤的形成后，再看一下煤层的形成。

传统的煤炭地质学理论认为，煤层的形成是有煤层的植物的尸体，慢慢原地堆积，沼泽水面的上升速度与植物尸体的累积厚度速度大体一致时，形成平衡的补偿形式。在这种长期连续的平衡补偿过程中，泥炭层会不断增厚，形成厚煤层，但这种理论不能很好地解释超厚煤层的原因。、、、

随着研究的深入，超厚煤层的异地堆积理论，和多煤层叠加理论，能够从不同的角度解释，不同地质环境中超厚煤层的成因机制。

异地堆积是说在断陷盆地内构造运动活跃，可以为泥炭的再搬运提供条件，从而异地堆积形成的超厚煤层，但不能排除多期泥炭沼泽演化形成的多煤层叠加。

多煤层叠加说指的是在拗陷盆地中，一般不具备泥炭(煤)再搬运的条件，超厚煤层多为多煤层叠加形成，也不能完全排除异地搬运的可能。

因此研究者们认为，超厚煤层的形成并不是靠单一的成因机制，一定是有着多种成因机制，多种成因的综合作用下才能形成超厚的煤层。

超厚煤层的形成不仅仅需要时间的磨练，最重要的是植物。没有植物是无法形成煤，更无法形成煤层。

植物的演化与成煤作用具有密切关系，因此在地质历史中，根据植物由低级向高级发展漫长而复杂的演化过程，就可以划分聚煤期，也就是可以推测煤层生成的时间。

以我国地质历史为例。早石炭世时期，这个时候是菌藻类低等植物时代，也就是说没有高等植物出现，这时的煤是由低等植物经过一系列变化而成，这时形成的煤灰分含量很高，成为石煤，比如我国南方地区寒武纪时期的煤就是这个时期形成的石煤。

晚石炭世-早二叠世进入了裸蕨植物时代，这个时候出现了世界上最古老的陆生植物，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。此时期发育的裸蕨植物没有真正的叶、根之分，只在地下有一种假根，仍然是比较原始的植物。

而后发展到了晚二叠世这一时期，气候温暖潮湿，高等植物开始发展演化，出现了以孢子植物蕨类和裸子植物的种子蕨为主的高等植物。我国的鄂尔多斯盆地、华北盆地、华南盆地等，都是大型的石炭-二叠纪聚煤盆地。

晚二叠世晚期至中生代，是植物演化又一个非常重要的时代，是裸子植物最为繁盛的时代。

在这一时期，在海西运动和印支运动的影响下，地质发生了重大变化，陆地面积扩大，出现了分化明显地形地势，随之干旱气候带也扩大，由蕨类植物进入裸子植物繁盛时期。

中生代（Mesozoic）是显生宙的三个地质时代之一，可分为三叠纪，侏罗纪和白垩纪三个纪。

我国西部的聚煤盆地时期主要是侏罗纪，我国内蒙古西北部的聚煤期是早白垩纪至新近纪，在早白垩世以后至新近纪是植物进入到高级发展的重要阶段，这个时候就是被子植物时代。

由此我们可以看出，一个超厚的煤层需要耗费的时间和植物是巨量的，我国是世界上最大的煤炭生产国，有着丰富储量的煤炭资源，但我国经济发展速度快，约有三分之一的煤炭资源用于发电，因此也是世界上最大的煤炭消费国。

煤炭资源作为不可再生资源，过度开发势必会造成能源枯竭，煤炭开采过程中也会造成许多污染，因此对于煤炭资源的利用是从过去到现在以至于将来都不可忽略的重要课题。

参考资料：

[1]刘伟.煤矿开采技术及发展初探[J].能源与节能,2017,01:178-179.

[2]张方哲.中国煤矿资源评估与开发可行性研究[D].中国地质大学（北京）,2010.

[3]赵美.煤的形成过程[J].学园,2013,35:199+201.

作者：新茶 校稿编辑：小宛