煤中的礦物質(zhì)一(黏土礦物和碳酸鹽礦物)

1、占60%80%,兩種形式出現(xiàn)，一為結(jié)晶狀態(tài)，如高嶺石；二為非結(jié)晶的微粒體。最常見的為高嶺石、伊利石、蒙脫石和綠泥石。粘土礦物作為煤中主要礦物質(zhì)之一,其礦物特征與煤變質(zhì)關(guān)系密切,掃描電子顯微鏡觀察結(jié)果表明,低變質(zhì)煤中粘土礦物標型形態(tài)差,常見的為泥質(zhì)顆粒集合體或隱晶質(zhì)物質(zhì)。隨著煤級的升高,粘土礦物單礦物形態(tài)趨于明顯,礦物種類也隨之轉(zhuǎn)變。高變質(zhì)無煙煤中后生自形晶粘土礦物多見。粘土礦物不僅在時間上和空間上與煤有不可分割的成生聯(lián)系，而且在物性方面（如熱導(dǎo)率、滲透率、孔隙度等）也有較多相近之處.二者都是低溫低壓敏感物質(zhì),轉(zhuǎn)變不可逆。高嶺石：高嶺石是含氧鹽大類硅酸鹽類層狀硅酸鹽亞類礦物。單晶相互疊置呈書頁狀

2、或蠕蟲狀聚合體，一般呈土狀，白色，有時帶淺褐色、淺紅色，在酸性淡水條件下比較穩(wěn)定。搬運沉積或風(fēng)化而成。高嶺石的形成主要受地球化學(xué)條件的控制,而且在溫度增加時即轉(zhuǎn)變?yōu)橐晾?。在缺少堿金屬和堿土金屬的酸性介質(zhì)中，由火成巖和變質(zhì)巖中的長石或其他硅酸鹽礦物經(jīng)風(fēng)化作用形成。高嶺石的晶體化學(xué)式為2SiO2-Al2O3-2H2O,其理論化學(xué)組成為46.54%的SiO2,39.5%的A12O3,13.96%的H2O。物理性質(zhì):純者白色，因含雜質(zhì)可染成深淺不同的色調(diào)，本樣品為白色。土狀光澤，硬度23.5。比重2.612.68；可吸水具可塑性，但不膨脹。結(jié)構(gòu)特點:三斜晶系。高嶺石的結(jié)構(gòu)單元層為1:1型，八面體片為

3、二八面體型，有三分之一的八面體晶位是空缺的，層間無陽離子。伊利石：含K2O3%7%,呈鱗片狀、土狀或塊狀，白色、灰白色，有時也為淺黃或淺綠色；中、堿性環(huán)境中比較穩(wěn)定，多為碎屑成因。伊利石的形成除了必要的地球化學(xué)條件外,與溫度關(guān)系密切,探討粘土礦物與煤變質(zhì)關(guān)系,重點應(yīng)考慮伊利石的礦物學(xué)特征。煤系地層中伊利石的成因大致有三種,一是從物源區(qū)搬運來的原生沉積伊利石,二是蒙脫石因鉀離子富集而轉(zhuǎn)變成伊利石,三是由高嶺石在堿性條件下于早期成巖作用階段轉(zhuǎn)變而成。伊利石是常見的一種黏土礦物，常由白云母、鉀長石風(fēng)化而成，并產(chǎn)于泥質(zhì)巖中，或由其他礦物蝕變形成。它常是形成其他黏土礦物的中間過渡性礦物。純的伊利石黏土呈

4、白色，但常因雜質(zhì)而染成黃、綠、褐等色。蒙脫石：堿性環(huán)境下風(fēng)化的產(chǎn)物。蒙脫石屬于含氧鹽大類硅酸鹽類層狀硅酸鹽亞類礦物。蒙脫石主要由基性火成巖在堿性環(huán)境中風(fēng)化而成，也有的是海底沉積的火山灰分解后的產(chǎn)物。晶體化學(xué)式：(Na,Ca)0.33(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10(OH)2nH2O結(jié)構(gòu)特點:單斜晶系。地質(zhì)學(xué)國家級oTir3實驗教學(xué)強中心晶體形態(tài)：電子顯微鏡下呈絨毛狀或毛氈狀。通常呈土狀或塊狀集合體，本樣品為致密塊狀集合體。物理性質(zhì):白色或灰白色，因含雜質(zhì)而染有黃、淺玫瑰紅、藍或綠等色，本樣品為灰白色；具蠟狀光澤。硬度12。比重23。蒙脫石的陽離子交換能力很強，有強烈的吸附性；還有遇

5、水強烈膨脹性。鑒定特征:遇水膨脹性，強烈的吸附性，低硬度和輕比重是其鑒定特征。確切的鑒定需要結(jié)合X射線，熱分析及化學(xué)分析等。方解石：敲擊方解石可以得到很多方形碎塊，故名方解。方解石是石灰?guī)r和大理巖的主要礦物。含鐵錳時為淺黃、淺紅、褐黑等等，但一般多為白色或無色。無色透明的方解石也叫冰洲石化學(xué)組成:CaCO3。常含錳和鐵等。結(jié)構(gòu)特點：三方晶系；晶體結(jié)構(gòu)和變形的NaCl型結(jié)構(gòu)極為相似，即將NaCl型結(jié)構(gòu)沿一三次對稱軸方向壓扁后，即可變?yōu)榉浇馐徒Y(jié)構(gòu)。晶體形態(tài):常見的單形有：1010六方柱，0001底面，1011菱面體，以及2131復(fù)三方偏三角面體等?？梢娋燮p晶或接觸雙晶。物理性質(zhì):本樣品為肉紅色

6、，透明，條痕白色，玻璃光澤。硬度3,解理平行菱面體1011完全。中等比重。鑒定特征:菱面體完全解理，硬度3,與冷稀HCl相遇劇烈起泡。白云石：屬于含氧鹽大類碳酸鹽類礦物?；瘜W(xué)組成：CaMgCO32。常含鐵和錳，偶含鈷、鋅等。結(jié)構(gòu)特點：三方晶系。白云石結(jié)構(gòu)中的Ca和Mg在位置上的分布和含鎂方解石結(jié)構(gòu)中ca和Mg在位置上的分布是不同的。前者的Ca和Mg沿c軸方向交替分布，而含鎂方解石中的Ca和Mg在位置上是可以任意置換的。因此從結(jié)構(gòu)看，含鎂方解石是無序的，而白云石是有序的,稱為復(fù)合化合物。晶體形態(tài)：單晶體常呈101-1菱面體。晶面常彎曲或馬鞍形。有時呈柱狀或板狀。雙晶常見者有以(0001)、(10

7、1-0)、(112-0)為雙晶面的聚片雙晶。本樣品為彎曲成馬鞍狀的晶體組成的晶簇，與石英晶簇共生。物理性質(zhì)：本樣品為肉紅色；條痕白色；透明；玻璃光澤，硬度小于小刀(3.54)；性脆；解理平行1011完全；解理面有彎曲。比重中等(2.86)。鑒定特征：白云石可以借其馬鞍形的晶體外形，遇冷稀HCl反應(yīng)微弱，條痕加鎂試劑變藍而與方解石及菱鎂礦區(qū)別。菱鐵礦:菱鐵礦屬于含氧鹽大類碳酸鹽類礦物?；瘜W(xué)組成：FeCO3。常含鎂、錳以及少量的Ca。結(jié)構(gòu)特點：三方晶系；晶體結(jié)構(gòu)和變形的NaCl型結(jié)構(gòu)極為相似，即將NaCl型結(jié)構(gòu)沿一個L3對稱軸方向壓扁或者拉伸后，即可變?yōu)榉浇馐徒Y(jié)構(gòu)。晶體形態(tài):單晶常呈有101-1

8、菱面體，集合體常見粒狀，致密塊狀，結(jié)核狀。本樣品為塊狀。國家級地質(zhì)學(xué)實驗教學(xué)示范中心國家級地質(zhì)學(xué)實驗教學(xué)示范中心物理性質(zhì):本樣品為淺棕色，條痕白色，玻璃光澤。硬度小于小刀（3.5-4.5）,解理平行菱面體101-1完全，可見。中等比重（3.96），常因含Mg、Mn比重有所降低。鑒定特征：比重較大，硬度小于小刀，與熱HCl相遇起泡，燒后變黑，其殘渣具有磁性。文石（霰石）是含氧鹽大類碳酸鹽類礦物?；瘜W(xué)組成:CaCO3結(jié)構(gòu)特點：正交晶系。晶體結(jié)構(gòu)中,Ca2+近似成六方緊密堆積（在方解石中Ca2+近似成立方緊密堆積）；每個Ca2+與其相接觸的氧離子不是六個（在方解石中Ca2+與其相鄰的氧離子是六個），而是九個，所以Caz+配位數(shù)為9。晶體形態(tài):單晶體常呈柱狀或尖錐狀；以（110）為雙晶面的接觸又晶常見。本樣品單體為板條狀，集合體呈晶簇狀。物理性質(zhì):無色或白色；本樣品為無色透明，條痕白色，玻璃光澤，斷口油脂光澤。硬度小于小刀（3.54）；解理平行010不完全；比重中等（2.94）。遇冷稀HCl即劇烈發(fā)生氣泡。鑒定特征:和方解石很象，但解理與方解石不同，方解石具有菱面體三組完全解理