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(zhēng)

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(zhēng)

文/胡高偉

中國煤炭博物館是全國唯一的國家級(jí)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(dòng)。在組辦活動(dòng)的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)被一些學(xué)者問到一個(gè)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(duì)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(duì)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(duì)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(gè)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(jí)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(gè)過程。

（作者單位：中國煤炭博物館）