我是誰？我從哪里來？（二）
——煤炭的有機(jī)生成與無機(jī)生成之爭

文/胡高偉

我是誰？我從哪里來？（二）
——煤炭的有機(jī)生成與無機(jī)生成之爭

文/胡高偉

中國煤炭博物館是全國唯一的國家級煤炭行業(yè)博物館，常年接待中外觀眾10多萬人，經(jīng)常性舉辦煤炭學(xué)術(shù)交流活動。在組辦活動的時(shí)候，經(jīng)常會被一些學(xué)者問到一個問題，那就是煤炭究竟是有機(jī)生成，還是無機(jī)生成？按照傳統(tǒng)教科書的說法，在大多數(shù)地質(zhì)學(xué)家看來，煤炭是古植物遺體經(jīng)過生物化學(xué)作用和物理化學(xué)作用轉(zhuǎn)變成的沉積有機(jī)礦產(chǎn)，是多種高分子化合物和礦物質(zhì)組成的混合物。煤是億萬年前大量植物埋在地下慢慢形成的。所以，煤炭是有機(jī)生成。但在不久前，《石油勘探與開發(fā)》雜志副主編王大銳博士經(jīng)過多年的研究后對石油有機(jī)說提出質(zhì)疑，石油形成的無機(jī)假說一經(jīng)提出一下刺激了對煤炭無機(jī)生成的討論。煤炭的有機(jī)生成和無機(jī)生成再次成為熱議的話題。那么煤炭究竟是誰？煤炭究竟是從哪里來便值得我們一起來探討？

上一期，我們已經(jīng)了解了一下有機(jī)生成理論理論的直接證據(jù)，今天就讓我來全面講解一下有機(jī)生成理論的間接證據(jù)。

一是通過透射電子顯微鏡下的切片分析結(jié)果來證明。煤巖學(xué)的主要任務(wù)就是借助光學(xué)顯微鏡及熒光顯微鏡進(jìn)行煤中有機(jī)顯微組分及無機(jī)礦物質(zhì)的鑒定，追溯煤的成煤原始物質(zhì)、沉積環(huán)境以及煤化作用等因素對煤性質(zhì)的影響。如果把煤切成薄片放到顯微鏡下觀察，就能發(fā)現(xiàn)非常清楚的植物組織和構(gòu)造。從而進(jìn)一步證明，煤是植物起源的、總是含有一定數(shù)量礦物雜質(zhì)的固體可燃沉積巖，是一種組成比較復(fù)雜且物理、化學(xué)性質(zhì)極不均一的有機(jī)、無機(jī)化合物的混合體。煤的物理、化學(xué)性質(zhì)及宏觀煤巖特征和其顯微結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，顯微組分(指在光學(xué)顯微鏡下能夠辨認(rèn)的有機(jī)成分)是組成煤的最基本單位。

煤巖樣品中絕大多數(shù)顯微分需要使用鉆石刀進(jìn)行超薄切片，透射電子顯微鏡，簡稱透射電鏡，是把經(jīng)加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產(chǎn)生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關(guān)，因此可以形成明暗不同的影像。

從古植物學(xué)角度定義，煤實(shí)際上也是古代植物殘?bào)w的聚合體。成煤植物是泥炭堆積成煤的物質(zhì)基礎(chǔ)；成煤植物的研究可以追溯煤中顯微組分的植物起源，為其植物成因研究提供重要依據(jù)；因此成煤植物歷來是煤地質(zhì)學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。在煤中保存較好的植物殘?bào)w顯然是成煤植物的直接證據(jù)；但當(dāng)植物殘?bào)w保存不完整時(shí)，植物殘?bào)w細(xì)微及超微結(jié)構(gòu)特征的鑒定將十分重要。由于成煤泥炭沼澤發(fā)育古地理環(huán)境不同，當(dāng)沼澤還原性較強(qiáng)、有利于菌藻類微生物繁衍時(shí)，成煤植物被強(qiáng)烈降解，有機(jī)、無機(jī)組分及凝膠化組分充填共溶在一起，植物結(jié)構(gòu)被掩蓋。

二是煤中非燃燒物即共伴生礦物的分析結(jié)果。煤系地層中不僅僅全部是煤炭，常常發(fā)現(xiàn)有數(shù)量不等的其他礦物。這些礦物可以從一個側(cè)面來佐證煤炭的形成過程。煤中礦物成因一般分為植物成因、陸源碎屑成因及化學(xué)或生物化學(xué)成因(同生及后生)。按照陸源碎屑成因分析，煤系礦物質(zhì)是與成煤植物群同時(shí)沉積的、由水力和風(fēng)力搬運(yùn)到泥炭沼澤中沉積的礦物和巖屑。在煤中含量最高的是黏土礦物，多呈細(xì)分散狀、團(tuán)粒狀及細(xì)條帶狀分布。在顯微鏡下觀察，煤的有機(jī)顯微組分已無機(jī)顯微組分混生，礦物顆粒尺寸多為微米級浸解離析處理后這類礦物仍在顯微組分塊體表面有一定的分布，特別是在植物結(jié)構(gòu)保存較差的殘?bào)w表面含量較大。

分析結(jié)果認(rèn)為：在煤的形成的煤化階段的成巖作用時(shí)期，在泥炭層中經(jīng)化學(xué)和生物化學(xué)作用形成的同生成巖礦物主要有黃鐵礦、菱鐵礦、高嶺石、石英、方解石等礦物，這些礦物與古植物相生相伴幾億年，見證了古植物形成煤炭的整個過程。

（作者單位：中國煤炭博物館）