煤動力變質，指形成褶皺或斷裂的構造應力及伴生的熱效應使煤發生的變質。
基本介紹
- 中文名：煤動力變質
- 外文名：dynamic metamorphism of coal
- 定義：伴生的熱效應使煤發生的變質
- 影響：使煤的水分減少
- 屬於：煤
- 學科：煤地質學
動力變質作用,煤的動力變質作用類型,煤的動力變質作用指標,構造運動的影響,
動力變質作用
構造運動是指含煤岩系形成後的構造變動。自從D.懷特(D. White，1935)以動力變質解釋美國阿帕拉契煤田的煤變質分帶之後，形成了地質構造越複雜、構造變動次數越多、煤的變質程度就越高的觀點。但是，隨後的工作表明，作為動力變質典型實例的阿帕拉契煤田以及德國魯爾煤田和俄羅斯烏拉爾煤田的煤變質，都是以煤深成變質作用為主或煤深成變質後又受到岩漿侵入的結果，動力變質即使存在，也是次要和局部的。
加拿大落基山地區的中生代煤，過去曾作為動力變質典型實例之一。但後經研究證明其實不然，下圖中的上部反映落基山從東向西構造變動逐漸加強，煤的變質程度也逐步增高，似乎是動力變質的結果;圖中的下部是中生代含煤岩系，包括晚侏羅世早白堊世含煤岩系、早中白堊世含煤岩系以及上覆上白堊統的復原圖，表明它們由東向西逐漸增厚，並反映了由於逆掩斷層造成的40.2km的總斷移距離。顯然，煤變質程度由東向西加深是由於從晚侏羅世到晚白堊世的沉積由東向西逐漸增厚，在白堊紀末拉拉米運動之前由於煤經受了深成變質作用的結果，而非受逆掩斷層的影響。
圖1煤的動力變質作用類型
煤的動力變質作用類型按煤體變形機制可分為煤的脆性變形變質作用、煤的韌性變形變質作用和介於兩者之間的脆韌性變形變質作用。
①煤的脆性變形變質作用一脆性變形是在低溫、快速應變條件下發生的煤體碎裂流變，主要表現為煤的物理煤化作用，沒有化學煤化作用的表現。即煤體脆性變形只是煤的物理結構發生改變，不會引起化學成分的改變。曹代勇認為煤體發生脆性變形時，煤中應變能的消減是通過碎塊間的相互換位來實現的，煤體破裂緩衝了構造變形對煤的大分子結構的影響。
②煤的韌性變形變質作用——在地質構造作用下，不僅發生煤的物理煤化作用，還發生了化學煤化作用。煤的韌性變形是在古地溫較高的地質環境中，煤中有機組分活動性加大，在構造應力(尤其是剪下應力)作用下發生的。煤體韌性流變煤中應變能的消減可能與大分子的環縮合與拼疊有關，主要通過如下兩種機制促進煤的演化：一是應變能增加了煤化作用的熱活性，促進化學鍵重新鍵合，提供環縮合作用的有利條件；其二是定向壓力作為環縮合作用與拼疊作用的“催化劑”，當應變發展到芳香結構層次時，應力作用促使芳香碳網在平行於應力方向擇優生長，在垂直應力方向則優先拼疊。
煤的動力變質作用指標
在正常的深成變質過程中，成分變化和物理結構變化同步發生。在構造應力作用下，則發生以結構變化為主的變質作用，化學成分變化不大。我們認為，在應力作用下，無論是成分或是物理結構發生了變化，都應認為是煤發生了動力變質作用。實際上，成分是結構的物質基礎，結構則是成分的存在形式，二者是相輔相成的。煤的變質過程中有一個很重要的伴生現象是脫氣作用，所脫出的氣體作為非煤成分將釋出原始結構單元。
煤的動力變質作用指標主要是反映煤結構變化為主的指標，包括煤的雙反射率、晶體參數指標，自由基參數等。而反映煤成分變化的指標不敏感。
構造運動的影響
構造運動對煤的結構和物理性質產生影響，使煤的水分減少、密度加大、光學各向異性增強，在高變質階段導致石墨晶格的生成，但這些主要在強烈構造變動帶才有所表現。多數人認為，動力變質作用應主要指由於構造運動在使煤、岩層壓縮過程中生成的大量摩擦熱促使煤發生的變質，應稱為“煤動力熱變質作用”。因而，只有在構造運動強烈而且煤、岩層的熱傳導性又較差的條件下，才會產生“煤動力熱變質”。
地震時，沿活動斷裂帶有大量的摩擦熱產生，也有可能使煤層發生動力熱變質。北美阿帕拉契大逆掩斷層水平推移達100多公里，斷裂帶附近的地溫升高50℃。但這樣形成的煤變質帶，往往只限於沿強烈活動斷裂帶的兩側，呈窄條帶狀分布，範圍很小。
