chap3-1煤的組成-巖石組成.-課件

第三章煤的巖相組成

Coalpetrographicconstituents主要內(nèi)容：〔1〕煤巖組成的研究方法〔2〕有機(jī)顯微組分及其成因1、什么是煤巖學(xué)Coalpetrology/petrography？

用巖石學(xué)的觀點(diǎn)和方法研究煤的組成和性質(zhì)。2、煤巖學(xué)研究方法〔1〕宏觀方法macroscopicalmethod－用肉眼或擴(kuò)展鏡觀察煤，依據(jù)其顏色、條痕色、光澤、裂隙和斷口等，識(shí)別煤巖類(lèi)型、推斷煤的性質(zhì)。

第一節(jié)概述2、煤巖學(xué)研究方法〔2〕微觀方法microscopicalmethod－用顯微鏡研究煤：透射光、反射光透射光下transmissionlight：薄片2×2cm，厚0.02mm。依據(jù)顏色、形態(tài)和結(jié)構(gòu)識(shí)別顯微煤巖組分、推斷煤的性質(zhì)；

第一節(jié)概述微觀方法－用顯微鏡研究煤反射光下reflectionlight/reflectedlight：光片直徑2cm，厚1.5-2cm圓柱體。在一般反射光或油浸物鏡下，依據(jù)顏色、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、突起、反光性等特征識(shí)別煤巖組分、推斷煤的性質(zhì)。

光片分為煤光片和粉光片〔磚光片〕。第二節(jié)煤的顯微組分

煤的顯微組分(macerals,micropetrologicalconstituents)，是指煤在顯微鏡下能能夠區(qū)別和辨識(shí)的基本組成成分。分為：

有機(jī)顯微組分：在顯微鏡下能觀察到的煤中成煤原始植物組織轉(zhuǎn)變而成的顯微組分。

無(wú)機(jī)顯微組分：在顯微鏡下能觀察到的無(wú)機(jī)礦物質(zhì)。1、煤的有機(jī)顯微組分腐植煤的有機(jī)顯微組分包括：

鏡質(zhì)組vitrinite

惰質(zhì)組inertinite

殼質(zhì)組exinite。1、煤的有機(jī)顯微組分腐植煤的有機(jī)顯微組分包括：鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組和殼質(zhì)組。在顯微鏡下的特征是：(1)鏡質(zhì)組：透射光下呈透明到半透明，呈黃色或橙紅色，較均一，不含或少含礦物質(zhì)，見(jiàn)垂直裂痕。一般反射光下呈灰色，油浸反射光下呈深灰色，無(wú)突起。1、煤的有機(jī)顯微組分腐植煤的有機(jī)顯微組分包括：鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組和殼質(zhì)組。在顯微鏡下的特征是：(2)惰質(zhì)組：透射光下呈黑色，不透明。反射光下突起高，呈白色，油浸反射光時(shí)呈亮白色。1、煤的有機(jī)顯微組分腐植煤的有機(jī)顯微組分包括：鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組和殼質(zhì)組。在顯微鏡下的特征是：(3)殼質(zhì)組：透射光下透明到半透明，呈黃色或橙紅色，輪廓清楚，外形特別。一般反射光下大多有突起，呈深灰色，油浸反射光下－灰黑色或黑灰色。1.1鏡質(zhì)組〔又稱(chēng)凝膠化組分〕的形成通過(guò)凝膠化作用gelation形成。成煤植物的組織在氣流閉塞、積水較深的沼澤環(huán)境下，產(chǎn)生極其復(fù)雜的變化。主要發(fā)生兩方面的變化：〔1〕一方面是植物組織在微生物作用下，發(fā)生：分解、水解、化合形成新的化合物并破壞植物組織器官的細(xì)胞結(jié)構(gòu)；1.1鏡質(zhì)組〔又稱(chēng)凝膠化組分〕的形成〔2〕另一方面植物組織在沼澤水的浸泡下吸水膨脹，使植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)變形、破壞乃至消失，或進(jìn)一步再分解為凝膠的過(guò)程。植物組織經(jīng)凝膠化作用并經(jīng)煤化作用后形成凝膠化組分〔鏡質(zhì)組〕。鏡質(zhì)組是煤中最主要煤巖組分，含量50－80％，甚至90％。

1.2、惰質(zhì)組〔inertinite又稱(chēng)絲質(zhì)組〕的成因惰質(zhì)組是通過(guò)絲炭化作用或火焚作用形成。(1)絲炭化作用fusinization：成煤植物的組織在積水較少、濕度不夠的條件下，木質(zhì)纖維組織經(jīng)過(guò):脫水作用和緩慢的氧化作用后，又轉(zhuǎn)入缺氧的環(huán)境，進(jìn)一步經(jīng)煤化作用后轉(zhuǎn)化為惰質(zhì)組分。絲炭化作用也可以作用于已經(jīng)受不同程度凝膠化作用的組分上，但經(jīng)絲炭化作用后的組分不能再發(fā)生凝膠化作用成為凝膠化組分。

1.2、惰質(zhì)組〔又稱(chēng)絲質(zhì)組〕的成因(2)火焚作用burning：有的絲炭化組分是由于古代沼澤森林火災(zāi)后，由燒焦的炭化組織轉(zhuǎn)化而來(lái)的，稱(chēng)為火焚絲質(zhì)體。在顯微鏡下觀察，該類(lèi)絲炭化組分細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整清楚，且由于沒(méi)有經(jīng)受凝膠化作用，細(xì)胞壁沒(méi)有發(fā)生吸水膨脹，因此，胞壁薄。煤中含量在10－20％，對(duì)煤的性質(zhì)有重要影響。1.3、殼質(zhì)組〔又稱(chēng)穩(wěn)定組〕的成因殼質(zhì)組又稱(chēng)穩(wěn)定組，是由成煤植物中化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)的組織器官轉(zhuǎn)化而來(lái)的。在泥炭化作用階段，因化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，沒(méi)有遭受生物化學(xué)作用的破壞而儲(chǔ)存在煤中，經(jīng)煤化作用后轉(zhuǎn)化為殼質(zhì)組。1.3、殼質(zhì)組〔又稱(chēng)穩(wěn)定組〕的成因煤中常見(jiàn)的殼質(zhì)組分有：孢子體；花粉體；樹(shù)脂體；角質(zhì)體；木栓體等殼質(zhì)組在透射光下透明到半透明，浮現(xiàn)黃色到橙紅色，輪廓清楚，外形特別；在反射光下浮現(xiàn)深灰色，大多數(shù)有突起。2、煤中的礦物質(zhì)——無(wú)機(jī)顯微成分煤的無(wú)機(jī)顯微成分主要是指粘土礦物、黃鐵礦、石英、方解石等，在顯微鏡下可以進(jìn)行區(qū)分。

粘土類(lèi)礦物Clayminerals;：高嶺石，伊利石，水云母，…

硫化物類(lèi)礦物sulfideminerals：黃鐵礦，白鐵礦，…

碳酸鹽類(lèi)礦物carbonateminerals：方解石，菱鐵礦，…

氧化物類(lèi)礦物oxide

minerals

：石英，…

硫酸鹽類(lèi)礦物sulphate

minerals

：石膏，…第三節(jié)顯微煤巖組分的反射率Reflectace在反射光下，顯微組分表面的反射光強(qiáng)度和入射光強(qiáng)度之比稱(chēng)為反射率。反射率可以在空氣中即干物鏡下測(cè)定，以R(%)表示；也可以在油浸物鏡下測(cè)定，以Ro(%)表示。從長(zhǎng)焰煤到無(wú)煙煤，Ro增加十幾倍，而R只增加兩三倍。在與煤層層面成任意交角的切面上最大反射率不變，而最小反射率則隨交角不同而變化。在三種有機(jī)顯微組分中，隨煤化程度的變化，只有鏡質(zhì)組浮現(xiàn)較為均勻的變化，因此，一般將油浸物鏡下測(cè)定的鏡質(zhì)組最大反射率Romax作為分析比較的指標(biāo)。第三節(jié)顯微煤巖組分的反射率Reflectace煤的反射率是煤巖學(xué)定量研究煤性質(zhì)的重要指標(biāo)，特別是在反映煤的變質(zhì)程度、猜測(cè)煤的粘結(jié)性，用于煤炭分類(lèi)、指導(dǎo)煤炭加工利用等方面，具有十分重要的有用價(jià)值。第四節(jié)煤的巖石類(lèi)型CoalLithotypes

依據(jù)顏色、光澤、硬度、裂隙和斷口等，利用肉眼或擴(kuò)展鏡可以區(qū)分的煤的基本組成單位，包括鏡煤vitrain、亮煤clarain、暗煤durain和絲炭fusain。在顯微鏡下觀察，鏡煤和絲炭是單一成分，亮煤和暗煤是混合成分。1、腐植煤的煤巖類(lèi)型1.1鏡煤vitrain鏡煤呈黑色，光澤最強(qiáng)，質(zhì)地均勻，性脆，斷口多呈貝殼狀，內(nèi)生裂隙特別發(fā)育。在煤層中鏡煤常呈透鏡狀或條帶狀，大多厚幾毫米到1～2cm，有時(shí)呈線理狀?yuàn)A在亮煤或暗煤中。鏡煤的顯微組成單一，主要是植物的木質(zhì)纖維組織經(jīng)凝膠化作用形成的鏡質(zhì)組。性質(zhì)：V、H高，粘結(jié)性強(qiáng)，礦物質(zhì)含量少1.2絲炭fusain絲炭外觀象木炭，顏色灰黑，具有顯然的纖維狀結(jié)構(gòu)和絲絹光澤。絲炭疏松多孔，性脆易碎，碎后成為纖維狀或粉末狀，能染指。在煤層中絲炭的數(shù)量一般不多，常呈扁平透鏡體，大多厚1～2mm至幾mm，有時(shí)也能形成不連續(xù)的薄層。在顯微鏡下觀察，絲炭的顯微組成也是單一的，是簡(jiǎn)單的煤巖成分，主要是植物經(jīng)受火災(zāi)后的木炭轉(zhuǎn)化而來(lái)的惰質(zhì)組構(gòu)成。性質(zhì)：致密堅(jiān)硬、比重大，H低、C高，V低，無(wú)粘結(jié)性，可選性差，孔隙大。1.3亮煤clarain顏色深黑，光澤較強(qiáng)，僅次于鏡煤，性較脆，內(nèi)生裂隙發(fā)育。亮煤的均一程度不如鏡煤，表面隱約可見(jiàn)微細(xì)紋理，內(nèi)生裂隙發(fā)育程度不及鏡煤。在顯微鏡下觀察，亮煤組成比較復(fù)雜，它以鏡質(zhì)組為主，并含有不同數(shù)量的惰質(zhì)組、殼質(zhì)組和礦物質(zhì)。亮煤是最常見(jiàn)的宏觀煤巖成分，不少煤層是以亮煤為主組成的，有的整個(gè)煤層都是亮煤組成的。性質(zhì)：亮煤的性質(zhì)接近鏡煤，但由于惰質(zhì)組和礦物質(zhì)的存在，質(zhì)量比鏡煤差。1.4暗煤durain光澤暗淡，一般呈灰黑色，致密，比重大，內(nèi)生裂隙不發(fā)育，堅(jiān)硬而具韌性，斷面粗糙。暗煤也是煤層中常見(jiàn)的宏觀煤巖成分，在煤層中，可以由暗煤為主形成較厚的分層，甚至單獨(dú)成層。在顯微鏡下觀察，暗煤組成復(fù)雜，一般鏡質(zhì)組較少，礦物質(zhì)含量較高。性質(zhì)：取決于各組分的含量，如富含殼質(zhì)組分，V、H高，粘結(jié)性強(qiáng)；富含惰質(zhì)組分，礦物含量高，密度大，V低、弱粘結(jié)。腐植煤的巖石類(lèi)型與顯微組分之間的關(guān)系3煤巖學(xué)的應(yīng)用〔1〕煤的成因研究在顯微鏡下觀察煤的薄片,可以確定成煤植物的種類(lèi)，依據(jù)煤中儲(chǔ)存的植物遺體(表皮,孢子,花粉)，確定成煤植物的種屬?！?〕煤的可選性研究煤中礦物質(zhì)的種類(lèi)、粒度、數(shù)量及其分布特征對(duì)煤的可選性影響極大。通過(guò)研究顯微組分(包括無(wú)機(jī)顯微組分)的組成與其可選性關(guān)系的研究，可以猜測(cè)煤的可選性，選擇合理的破碎粒度、選煤工藝和流程。3煤巖學(xué)的應(yīng)用〔3〕評(píng)價(jià)煤質(zhì)、指導(dǎo)煤炭加工利用在煤質(zhì)評(píng)價(jià)和指導(dǎo)煤炭加工利用時(shí)，常常出現(xiàn)一些僅用化學(xué)分析的方法所不能解釋的現(xiàn)象，而必需應(yīng)用煤巖學(xué)的方法才干解決。結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體徐州夏橋太原組16煤層透射光95×無(wú)結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體－均質(zhì)鏡質(zhì)體徐州張小樓下石盒子組1煤層透射光135×無(wú)結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體－均質(zhì)鏡質(zhì)體湖