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泥炭化過程
泥炭化作用
腐殖化作用和生物化學凝膠化作用
絲煤化作用(絲炭化作用)
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1泥炭化或腐泥化過程

定義:土壤形成中的泥炭化過程,指的是有機質以不同分解程度的植物殘體形式在土壤上層不斷積累的過程。    沼澤土或泥炭土由於水分多,濕生植物生長旺盛,秋冬死亡后,有機殘體殘留在土壤中,翌年春季或夏季,由於低洼積水,土壤處於嫌氣狀態。有機質主要呈嫌氣分解,形成腐殖質或半分解的有機質,有的甚至不分解,這樣年復一年的積累。如果伴隨有地殼下沉,不同分解程度的有機質層逐年加厚,這樣積累的有機物質、稱為泥炭(peat)或草炭(twit)。
但在季節性積水時,土壤有一定時期(如春夏之交)嫌氣條件減弱,有機殘體分解較強,這樣不形成泥炭,而是形成腐殖質及細的半分解有機質,與水分散的淤泥一起成腐泥。
泥炭形成過程中,植被會發生演替。一般泥炭形成時,由於有機質礦質化作用弱,釋放出速效養分較少,如果沼澤地缺乏周圍養分來源補充時,下一代沼澤植物生長越來越差,甚至不能生存,在寒冷地區,則最後被需要養分少的水蘚或灰蘚等蘚類植物所代替,這樣使原來由灰分元素含量較高的草本植物組成的富營養型泥炭,逐漸為灰分元素含量低的蘚類泥炭所覆蓋。這就形成了性質不同的三類泥炭,前者稱為低位泥炭(Low moor Fen peat),也稱為營養豐富泥炭(Eutrophic moor); 後者稱為高位泥炭(High moor,Peat moor)也稱營養貧乏泥炭(Oligotrophic moor),水蘚泥炭;兩者之間以森林植物莖稈落葉為主體,混有草類和蘚類而形成為中位泥炭(Intermediate moor peat)或稱營養中等泥炭  (Messtrophlc moor)、森林泥炭(Carr,Forest peat)。
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2泥炭化作用

  高等植物遺體在沼澤中堆積后,經生物化學降解作用,逐漸轉變成〖htk〗泥炭〖ht〗的作用,又稱生物化學泥炭化作用。泥炭化作用以微生物為重要媒介。微生物通過分解破壞植物遺體的有機組成而吸取養分,死後遺體又成為煤原始物質的一部分。泥炭層的表層為氧化環境,植物遺體受喜氧細菌、放線菌和真菌的破壞,氧化分解成氣體、水和化學性質活潑的產物。分解產物相互之間或與殘留的植物有機組織發生合成作用產生新的有機化合物。泥炭層的底部為還原環境,厭氧細菌的活動消耗了有機物中的氧,形成富氫的瀝青產物。
植物的不同有機組成在微生物的作用下,分解破壞的速度和難易程度不同。s.a.瓦克斯曼和r.l.史蒂文斯研究了植物組成分解速度由快到慢的順序是:蛋白質、葉綠素、脂肪、澱粉、纖維素、木質素、周皮、種子皮殼、色素、角質層、孢子花粉殼、樹蠟和樹脂。泥炭化作用的產物為腐殖酸、瀝青質,還有受不同氧化程度的植物木質纖維組織及較難變化的角質、孢粉質、樹脂、樹蠟等有機質組分,同時還混有無機成分。
泥炭化作用的過程十分複雜,一般可分成兩類生物化學變化:①腐殖化作用和生物化學凝膠化作用。簡稱凝膠化作用。  植物的木質纖維組織,包括以木栓質為主的樹皮。在泥炭表面和泥炭形成層中,在覆水不太深的條件下,酸性介質、弱氧化至弱還原的環境中,由於微生物的作用形成腐殖物質。腐殖化作用之後,接著是凝膠化作用,凝膠化過程中植物的細胞壁吸水膨脹,細胞腔逐漸縮小以至消失,形成了凝膠化物質。植物的木質結構在膠化的腐殖物質中保存的完整程度,受微生物活動程度的影響,而微生物的活動又受沼澤水酸度的制約。酸度越高,微生物活動越弱,植物的木質結構保存越好。反之,在弱鹼性環境下,微生物大量繁殖,凝膠化物質呈均一狀,植物的木質結構甚至可以完全消失。凝膠化物質是組成泥炭的有機物質的主要成分,包括凝膠化植物碎片和凝膠化基質。凝膠化植物碎片可呈大小不同的塊體分佈在介質中。細分散的凝膠化物質即溶膠,溶膠的表面能較小,由風或水帶入沼澤中的植物孢子、花粉、角質層、樹脂等穩定成分易混入於溶膠中,當介質條件因電解質的加入或因酸度、溫度發生變化時,溶膠即發生凝聚作用再轉變成凝膠。浸透在植物細胞壁內,特別是集中在樹皮和種子皮殼中的丹寧,也可能變成凝膠化腐殖酸物質。凝膠化物質是一種含氫較豐富的碳氫化合物,在成岩過程中脫水老化變成腐殖質,轉變成煤后,成為褐煤中的腐殖組和硬煤中的鏡質組。

3②絲煤化作用

也稱絲炭化作用。植物的木質纖維組織在沼澤表面暴露於大氣中,經喜氧細菌、真菌、放線菌的作用緩慢氧化分解,或因森林沼澤失火后造成的木炭狀殘餘物轉變成富碳、貧氫的絲煤的過程。絲煤是化學性質穩定的惰性物質,埋藏後轉化成煤中的惰質組。已經過不同程度凝膠化作用的植物碎片,因沼澤潛水面下降或其他原因,不斷有新鮮氧進入時,可以再發生絲煤化作用,轉變成半絲煤或絲煤,這一過程也稱為凝膠-絲煤化作用。反之,已經經過絲煤化的植物碎片,即使再轉入弱氧化至還原的覆水環境下,也不能再發生凝膠化作用。泥炭化過程中,因植物品種的不同和沼澤覆水深度、氧的含量、介質酸度等條件的變化,使凝膠化、絲煤化、瀝青化作用的各種產物,以不同比例共生或在垂直層序中交替出現。同時,混入的礦物質成分、數量也不等,埋藏后經煤化作用形成暗、亮相間條帶狀的腐殖煤類。
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