2009-04-《煤化学》讲稿 03 章-煤岩学基础-1

镜质组
结构镜质体
显微组分组
显微组分 孢子体
显微亚组分
显微组分种 薄壁孢子体 厚壁孢子体 小孢子体 大孢子体
角质体 树脂体 木栓质体 壳质组 藻类体 结构藻类体 层状藻类体 皮拉藻类体 轮奇藻类体 镜质树脂体
荧光体
颜色、形 态、结构 和突起等
沥青质体 渗出沥青质体 壳屑体
成因标志
形态和特征，植 物种类和器官
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未刻蚀部分
刻蚀部分
SLIDE 42 Telocollinite 均质无结构镜质体 (normal vitrinite of compressed cell wall) which has been etched (right half of particle) to show compressed cell structure (240 microns on long axis) 23
由显微组分组成
同种显微组分的化学和物理性质相近，但有变化 非晶质的
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目前国际煤岩学术委员会的显微组分分类方案是侧重于化 学工艺性质的分类 按其成因和工艺性质的不同 依据颜色、形态、结构和突起等特征划分显微组分 大致可分为: 壳质组（稳定组和类脂组） 煤中最富含脂族结构的显微组分 镜质组 主体结构是复杂的大分子网络骨架，其间夹杂包络有各 种 MW 较低的化合物或其他组分，大分子网络骨架的生物来 源是高等植物中的木质素 惰质组 由于在煤的加工过程中（如炼焦、气化等）这一组分表 7 现出低的粘结性和化学反应活性，将其称为惰质组
含黄铁 矿煤样
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煤岩学研究煤 宏观研究法
宏观研究法 微观研究法
利用肉眼或放大镜
利用煤的物理性质如： 颜色、条痕色、光泽、硬度、断口、密度等
确定煤岩类型
判断煤化程度 (褐煤、烟煤、无烟煤)
初步评定煤的性质和用途
宏观研究法简单易行，便于推广，但较粗略
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微观研究法 鉴定标志
利用显微镜
木栓质体、无结构镜质体 通常采用的方法：
《煤化学》
第三章 煤岩学基础—1
§3-1
第一节
煤的显微组分
课程编号：0103012409-1 学时 40 开课时间：7～16周
第二节 煤中的矿物质 第三节 煤的岩石类型
上课教室：
周二 18:30～20:15 3-302# 周五 15:30～17:15 3-302# 学生： 化工—2006
时间 周二
3月 31
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显微组分组
显微组分 半丝质体 丝质体 粗粒体
显微亚组分 火焚丝质体 氧化丝质体 真菌菌类体
显微组分种
惰质组
菌类体
密丝组织体 团块菌类体 假团块菌类体
微粒体 惰屑体
颜色、形 态、结构 和突起等
成因标志
形态和特征，植 物种类和器官
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一 镜质组（Vitrinite） 由植物的木质纤维组织受凝胶化作用转化形成，是煤中 最常见和最重要的显微组分组。 凝胶化作用是指泥炭化作用阶段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，
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（一）孢子体
孢子和花粉的外孢壁
是孢子植物的繁殖器官，都是由单细胞组成的，一般雌 性的孢子体称为大孢子，雄性的孢子体称为小孢子。 大孢子体一般直径为 0.1～ 3mm， 有时可达 5～10mm， 在煤中被挤压成扁平体，纵切面为封闭的长环状，折曲 处呈钝圆形。 大孢子表面常有瘤状、棒状和刺绣状等各种纹饰。有时3 个或4个大孢子在一起，称为三孢体或四孢体。有些大孢子破 碎成长条带状，其孢壁两边均较光滑，不显锯齿形而区别于角 质层。
含碳酸 盐煤样
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煤的不均一性，对煤的物理化学性质和加工工艺特性均 有很大的影响。 确定煤的岩石组成和煤化程度，是正确评价煤质、确定
煤的合理利用途径的主要依据，也是研究煤的成因和变质程度
的基础。 煤岩学研究方法是在不破坏煤的原生结构、表面性质的 情况下，以物理方法为主，直接对煤的各方面性质进行研究。 优点：制作简单、操作方便、观察测试结果直观、分析 快以及论据充分
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大孢子体
Megasporinite大孢子体 in reflected white light showing internal reflections (21) 33 Megasporinite in reflected blue light showing intense yellow fluorescence (22) (240 microns on long axis) SLIDE 21, 22L
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SLIDE 19-15
SLIDE 25-19
Cell walls (telinite结构镜质体 ) (scale is 330 microns on long axis)
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Oxidized vitrinite (240 microns on long axis)
SLIDE 5
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Tissue of coalified wood (vitrinite) showing compressed cell wall structure and
显微组分组 显微组分 壳质组 孢子体 角质体 树脂体 木栓质体 藻类体 壳屑体等
来源于植物的孢子、角质层、木栓、树脂、蜡、脂肪和油 是成煤植物中，化学稳定性强的组成部分，在泥炭化和 成岩阶段保存在煤中的组分几乎没有发生什么质的变化。 壳质组与镜质组和惰质组相比，具有较高氢含量和挥发 分产率。 多数壳质组组分具有粘结性。
① 在透射光下研究煤的薄片（2×2cm，厚0.02mm）
颜色（透光色）、形态和结构等 ② 在反射光下研究煤的光片 将煤块或煤粉制成煤的光片（2×2.5cm、厚1.5～2cm 的方柱体或直径2cm、厚1.5～2cm的圆柱体）
鉴定标志
颜色（反光色）、形态和结构 突起、反光性等
普通反射光（物镜在空气介质中观察）
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胶质镜质体
数量很少，充填到与层理近于垂直的裂缝中和菌核的空 腔中，甚至沿孢子外壳裂缝充填到孢子腔中，无确定形态，不 含其他杂质 是一种真正没有结构的凝胶，并可见到其流动的痕迹， 其反射率稍高，氢含量稍低；
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孢子体
SLIDE 16 Fluorescent matrix gel vitrinite (brown)胶质镜质体 and sporinite 25 孢子体(yellow) in blue light (240 microns on long axis)
一方面植物组织在生物化学作用下，分解、水解、化合形 成新的化合物；
另一方面植物组织在沼泽水的浸泡下吸水膨胀，使植物细 胞结构变形、破坏乃至消失，或进一步再分解为凝胶的过程 与其他两个组分组相比，镜质组O的含量较高，H、C含量 介于二者之间。
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根据结构和形态的不同，镜质组可分为三种显微组分：
显微组分组 显微组分
油浸反射光（物镜在油浸介质中观察） 由于油浸的折射率（一般采用1.515～1.518）与物镜 光学玻璃的折光率接近，减少了空气中折射的影响，使光线集 中，从而使各显微镜的特征更加明显，易于区别和辨识。 5
反射光下的研究
第一节 煤的显微组分 Maceral
显微镜下能够区别和辨识的最基本的组成成分 煤中成煤原始植物残体转变而成的有机成分 煤与矿物组成的区别： 矿物 有确定的化学成分 均质 大多数矿物实际上是晶质的 煤
corpocollinite (cell fillings)团块镜质体 [etched polished surface] (240 microns 18 on long axis) SLIDE 13
Tissue of coalified wood (vitrinite) showing compressed cell wall structure and corpocollinite (cell fillings) (etched polished surface) (240 microns on long axis) SLIDE 14
镜质组
结构镜质体 无结构镜质体 镜屑体
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（一）结构镜质体 普通显微镜下植物细胞结构（木质、皮质和周皮细胞等） 清楚或朦胧可见的镜质组分 来源于植物的树干、树枝、茎、叶和根等植物组织器官， 以细胞形态保留在煤中的镜质化（凝胶化）细胞壁 其细胞结构完整或受压变形，细胞腔往往被无结构镜质 体填充，有时也被树脂体、微粒体或粘土矿物所填充。
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（二）无结构镜质体 在普通显微镜下没有显示植物细胞结构的镜质组分。 它常作为其他各种显微组分碎片和共生矿物的基质胶体 物或填充物。 显微组分 无结构镜质体 显微亚组分 均质镜质体 胶质镜质体 基质镜质体 团块镜质体
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1
均质镜质体 一般在较厚的镜煤或镜质组层中出现，主要由植物的木 质部和叶等组织经凝胶化作用转变而成， 常呈宽窄不等的条带状和透镜状，均一、纯净，发育垂 直裂纹，具有较正常的反射率，是作为测量反射率以确定煤级 的标准组分；
Vitrain band that was etched (right) to reveal cell structure, note large oval corpocollinite 团块镜质体 masses which are separated by compressed cell walls (480 microns on long axis)
21 均质无结构镜质体showing gelified cell wall (240 microns on long axis)
SLIDE 41 Telocollinite均质无结构镜质体 (normal vitrinite of compressed cell wall) (240 microns on long axis)
3 基质镜质体 不显示任何细胞结构痕迹，没有固定形态，胶结其他各 种显微组分和矿物，作为镜煤化基质出现，具有稍低的反射率 和稍高的氢含量； 多见于微亮煤、微暗亮煤、微亮暗煤以及微三合煤中
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4 团块镜质体 是一种均质体，大多数呈圆形或卵圆形，呈单体或群体 出现，或者作为细胞填充物存在，一般大小于细胞腔相近，最 大者可达300μm
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Resinite (r) in telinite 结构镜质体. (scale is 330 microns on long axis)
细胞腔被填充
Telinite结构镜质体 (textinite木质结构体) and collinite无结构镜质体, reminiscent of structure in slide 319-34 of higher-rank coal.(scale is 330 microns on long axis)
根据各种成因标志，在显微组分中进一步细分出亚组分: 结构镜质体 结构镜质体1 结构镜质体2 均质镜质体 胶质镜质体 基质镜质体 团块镜质体
如镜质组分为：
无结构镜质体
镜屑体
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表3-1 国际硬煤的显微组分分类方案
显微组分组 显微组分 显微亚组分 显微组分种
结构镜质体1 科达树结构镜质体 结构镜质体2 真菌结构镜质体 木质结构镜质体 划分依据: 鳞木结构镜质体 成因和工艺 性质的不同 封印木结构镜质体 无结构镜质体 均质镜质体 根据形态和特征， 胶质镜质体 以及它们所属的植 基质镜质体 物种类和植物器官， 团块镜质体 进一步划分 镜屑体 依据颜色、形 根据各种成因 态、结构和突 标志，进一步 9 起等特征划分 细分
周五
4月 7、 14、 21、 28 3、10、 17、 24
郭绍辉
5月 6月 5、12、 19、 26 2 1、 8、 15、 22、 31 5
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化学科学与工程学院
2009年3～6月
煤岩学： 用肉眼或光学仪器研究煤的组成、成分、类型和性质 煤是各种有机物质和无机物质的混合物
镜质体与孢子体（黄）
含黄铁 矿煤样
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Corpocollinite 团块镜质体 (light gray oval masses, cell fillings of vitrinite) and remnant cell walls (darker gray vitrinite comprising network among oval masses) (240 microns on 28 long axis) SLIDE 43
SLIDE 48
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（三）碎屑体 由镜质组碎屑颗粒（<10μm）所组成，多呈粒状或不规 则形状，偶呈棱角状。
多数来源于成煤早期阶段已被分解的植物细碎片和腐植泥 炭的碎颗粒，很少一部分来源于压力下被挤碎的镜质组碎片。
镜屑体在煤中较少见，其颜色、突起、反射率与基质镜质 体相近。
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Байду номын сангаас 二 壳质组（Exinite）