第三章   煤的岩相组成Coal petrographic constituents   主要内容：     （1）煤岩组成的研究方法     （2）有机显微组分及其成因 第一节   概述  1、什么是煤岩学 Coal petrology / petrography？       用岩石学的观点和方法研究煤的组成和性质。 2、煤岩学研究方法    （1）宏观方法macroscopical method－用肉眼或放大镜观察煤，根据其颜色、条痕色、光泽、裂隙和断口等，识别煤岩类型、判断煤的性质。     第二节  煤的显微组分          煤的显微组分(macerals, micropetrological constituents)，是指煤在显微镜下能能够区别和辨识的基本组成成分。分为：   有机显微组分：在显微镜下能观察到的煤中成煤原始植物组织转变而成的显微组分。   无机显微组分：在显微镜下能观察到的无机矿物质。 1、煤的有机显微组分         腐植煤的有机显微组分包括：                   镜质组vitrinite                   惰质组inertinite                  壳质组exinite 。  1.1 镜质组（又称凝胶化组分）的形成         通过凝胶化作用gelation形成。成煤植物的组织在气流闭塞、积水较深的沼泽环境下，产生极其复杂的变化。主要发生两方面的变化：    （1）一方面是植物组织在微生物作用下，发生：             分解 、水解、化合形成新的化合物并破坏植物组织器官的细胞结构； 1.2、惰质组（inertinite又称丝质组）的成因          惰质组是通过丝炭化作用或火焚作用形成。         (1)丝炭化作用fusinization：成煤植物的组织在积水较少、湿度不足的条件下，木质纤维组织经过:            脱水作用和缓慢的氧化作用后，又转入缺氧的环境，进一步经煤化作用后转化为惰质组分。                   丝炭化作用也可以作用于已经受不同程度凝胶化作用的组分上，但经丝炭化作用后的组分不能再发生凝胶化作用成为凝胶化组分。 1.3、壳质组（又称稳定组）的成因         壳质组又称稳定组，是由成煤植物中化学稳定性强的组织器官转化而来的。在泥炭化作用阶段，因化学稳定性强，没有遭受生物化学作用的破坏而保存在煤中，经煤化作用后转化为壳质组。 2、    煤中的矿物质——无机显微成分          煤的无机显微成分主要是指粘土矿物、黄铁矿、石英、方解石等，在显微镜下可以进行区分。       粘土类矿物Clay minerals;：高岭石，伊利石，水云母，…      硫化物类矿物sulfide minerals ：黄铁矿，白铁矿，…      碳酸盐类矿物carbonate minerals ：方解石，菱铁矿，…      氧化物类矿物oxide minerals ：石英，…      硫酸盐类矿物sulphate minerals ：石膏，…  第三节  显微煤岩组分的反射率Reflectace         在反射光下，显微组分表面的反射光强度和入射光强度之比称为反射率。反射率可以在空气中即干物镜下测定，以R(%)表示；也可以在油浸物镜下测定，以Ro(%)表示。从长焰煤到无烟煤，Ro增加十几倍，而R只增加两三倍。在与煤层层面成任意交角的切面上最大反射率不变，而最小反射率则随交角不同而变化。在三种有机显微组分中，随煤化程度的变化，只有镜质组呈现较为均匀的变化，因此，一般将油浸物镜下测定的镜质组最大反射率Romax作为分析比较的指标。 第四节  煤的岩石类型Coal Lithotypes          根据颜色、光泽、硬度、裂隙和断口等，利用肉眼或放大镜可以区分的煤的基本组成单位，包括镜煤vitrain 、亮煤clarain 、暗煤durain和丝炭fusain 。在显微镜下观察，镜煤和丝炭是单一成分，亮煤和暗煤是混合成分。 1、  腐植煤的煤岩类型 1.1 镜煤vitrain         镜煤呈黑色，光泽最强，质地均匀，性脆，断口多呈贝壳状，内生裂隙特别发育。在煤层中镜煤常呈透镜状或条带状，大多厚几毫米到1～2cm，有时呈线理状夹在亮煤或暗煤中。镜煤的显微组成单一，主要是植物的木质纤维组织经凝胶化作用形成的镜质组。 性质：V、H高，粘结性强，矿物质含量少 1.2  丝炭fusain         丝炭外观象木炭，颜色灰黑，具有明显的纤维状结构和丝绢光泽。丝炭疏松多孔，性脆易碎，碎后成为纤维状或粉末状，能染指。在煤层中丝炭的数量一般不多，常呈扁平透镜体，大多厚1～2mm至几mm，有时也能形成不连续的薄层。在显微镜下观察，丝炭的显微组成也是单一的，是简单的煤岩成分，主要是植物经受火灾后的木炭转化而来的惰质组构成。  性质：致密坚硬、比重大，H低、C高，V低，无粘结性，可选性差，孔隙大。 1.3 亮煤clarain         颜色深黑，光泽较强，仅次于镜煤，性较脆，内生裂隙发育。亮煤的均一程度不如镜煤，表面隐约可见微细纹理，内生裂隙发育程度不及镜煤。在显微镜下观察，亮煤组成比较复杂，它以镜质组为主，并含有不同数量的惰质组、壳质组和矿物质。亮煤是最常见的宏观煤岩成分，不少煤层是以亮煤为主组成的，有的整个煤层都是亮煤组成的。 性质：亮煤的性质接近镜煤，但由于惰质组和矿物质的存在，质量比镜煤差。 1.4  暗煤durain         光泽暗淡，一般呈灰黑色，致密，比重大，内生裂隙不发育，坚硬而具韧性，断面粗糙。暗煤也是煤层中常见的宏观煤岩成分，在煤层中，可以由暗煤为主形成较厚的分层，甚至单独成层。在显微镜下观察，暗煤组成复杂，一般镜质组较少，矿物质含量较高。 性质：取决于各组分的含量，如富含壳质组分，V、H高，粘结性强；富含惰质组分，矿物含量高，密度大，V低、弱粘结。 3    煤岩学的应用 （1）煤的成因研究          在显微镜下观察煤的薄片,可以确定成煤植物的种类， 根据煤中保存的植物遗体(表皮,孢子,花粉)，确定成煤植物的种属。 （2）煤的可选性研究       煤中矿物质的种类、粒度、数量及其分布特征对煤的可选性影响极大。通过研究显微组分(包括无机显微组分)的组成与其可选性关系的研究，可以预测煤的可选性，选择合理的破碎粒度、选煤工艺和流程。 结构镜质体  徐州夏桥 太原组16煤层 透射光   95× 无结构镜质体－均质镜质体  徐州张小楼  下石盒子组1煤层  透射光  135 × 无结构镜质体－均质镜质体  湖南涟邵恩口   龙潭组2煤层  油浸反射光   270 × 惰质组，丝质体－微丝煤  山西朔县杨涧   山西组4煤层   透射光55 × 惰质组－丝质体，“星状”结构    贵州盘县   龙潭组C12煤层  油浸反射光  270 × 壳质组－孢子体  孢子囊   徐州张小楼   山西组7煤层  反射荧光  蓝光激发   135 × 壳质组－角质体，渗出沥青体   徐州张小楼 山西组7煤层   反射荧光  蓝光激发    230 × * *  2、煤岩学研究方法    （2）   微观方法microscopical met
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