煤化阶段,是指泥炭转变成煤的阶段。在这个阶段包括两个连续过程。第一个过程,是在地热和压力下泥炭转变成褐煤,这个过程叫做成岩作用。第二个过程,是褐煤转变为烟煤直至无烟煤,这一过程叫做变质作用。

泥炭形成后,如果地壳下沉很快,而植物再堆积形成泥炭的速度却没有地壳下沉快,这样泥炭的堆积就会中断。在已形成的泥炭上面,泥沙不断堆积,使覆盖层逐渐加厚,泥炭层所受静压力随之增大。于是,泥炭层发生压实、失水,以致越来越坚实而成为褐煤。褐煤的密度比泥炭大,在组成结构上也发生了显著变化。碳含量相对增加、腐殖酸含量减少、氧含量也减少,这一阶段称为成岩阶段。地壳继续下沉,褐煤的覆盖层随之加厚,地热、静压力使褐煤进一步经受物理化学作用而压实、失水,以致其内部结构、性质均发生进一步变化,这个过程就是变质作用(由褐煤变为烟煤、无烟煤)。
当泥炭被其他沉积物覆盖时,泥炭化作用结束,生物化学作用逐渐减弱,直至停止。在以温度和压力为主的物理化学作用下,泥炭经历了由褐煤向烟煤、无烟煤转变过程,称之为煤化作用过程。由于植物和煤对温度和压力的变化反应比无机沉积物敏感得多,因此煤的成岩和变质这两个概念与岩石学中通常所指的概念不完全相同。褐煤的围岩常常还只是固结未完善的碎屑沉积;烟煤和无烟煤的围岩,也都还只是一些未经变质的泥质岩、粉砂岩、砂岩和灰岩等。

(一)成岩作用阶段

泥炭在沼泽中层层堆积,越积越厚,当地壳下沉速度较大时泥炭将被泥沙等沉积物覆盖。在上覆沉积物的压力作用下,泥炭发生了压紧、失水、胶体老化、固结等一系列变化,微生物的作用逐渐消失,取而代之的是缓慢的物理化学作用,泥炭逐渐变成较为致密的岩石状褐煤,泥炭变成褐煤后,化学组成发生了明显变化

(二)变质作用阶段

褐煤层继续沉降到地壳较深处时,上覆岩层压力不断增大,地温不断增高,褐煤中的物理化学作用速度加快,煤的分子结构和组成发生较大变化,碳含量明显增加,氧含量迅速较少,腐殖酸迅速减少并很快消失,褐煤逐渐转化为烟煤。随着煤层沉降加深,压力和温度提高,煤的分子结构继续变化,煤的性质亦不断发生变化,最终形成无烟煤。褐煤向烟煤、无烟煤的转化过程称之为变质作用,促成变质作用的主要因素是温度和时间。温度过低(<60℃),褐煤的变质就不明显了,如莫斯科煤田早石炭世煤至今已有3亿年以上,但仍处于褐煤阶段。通常认为,煤化程度是煤受热温度和持续时间的函数,温度越高变质作用的速度越快。因为变质作用的实质是煤分子的化学变化,温度高推进化学反应速度提高。因此,较低温度下的长时间受热和较高温度下短时间的受热,可能会得到同样煤化程度的煤。


煤与煤之间的性质千差万别,不仅不同煤田煤的煤质差别较大,即使同一煤田不同煤层的煤质差异也可很大。同一煤田或同一煤层,但在不同的地点采的煤样煤质指标有时也有较大差别。导致煤质差异的原因与成煤物质、成煤环境和成煤作用密切相关。

（图文内容源自网络）