2009-04-《煤化学》讲稿 03 章-煤岩学基础-1
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《煤化学》课程教学大纲
《煤化学》课程教学大纲课程名称：煤化学课程编号：课程类型：技术基础课学时：102学时适用专业：煤化工专业先修课程：有机化学、分析化学一、课程的性质、目的与任务本课程为煤化工专业方向的技术基础课，其主要任务是使学生掌握煤的特征、生成、结构、分析和分类；煤的热解、煤的液化和气化等过程的机理及其理论基础；煤的各种加工产物的组成、性质和应用。
目的在于深入了解煤的特性，解决煤炭利用中的各种问题，开发新的加工技术和开拓新的利用途径，使煤炭资源得到合理和有效的利用，同时为学习煤化学工程与工艺学、炼焦学、煤转化技术等课程打下扎实的理论基础。
二、课程的基本要求1．掌握煤的生成过程及其对煤的性质的决定性影响。
2．掌握利用煤岩学手段来分析和判断煤的可选性原理。
3．熟练掌握煤的分子结构理论，并能够预测和分析煤的性质。
4．熟练掌握煤的工业分析、元素分析、物理性质、化学性质、工艺性质等及其相互关系。
5．掌握煤炭的分类以及常见煤类的基本性质及其应用途径。
三、课程的教学内容第一单元绪论、煤的特征和生成（建议学时数： 12学时）学习目的和要求：学习煤化学首先应了解煤的种类和外部特征，研究煤的原始物质、煤的生成对研究煤的性质、结构、利用有重要的作用，煤的显微特征已广泛用于煤质分析和煤岩配煤。
通过本单元学习，应掌握煤的种类和外部特征；熟悉成煤的原始物质、煤的生成和主要成煤期；掌握煤的宏观和微观特征。
重点和难点：按成煤植物划分煤的种类；煤生成的各阶段的变化；煤的显微特征在煤质分析和煤岩配煤的应用。
第二单元煤的一般性质（建议学时数：24学时）学习目的和要求：合理利用煤炭资源，通常先对大批量的煤进行采样和制备，获得代表性的煤样，然后进行煤的工业分析和元素分析，工业分析和元素分析的结果与煤的成因、煤化程度和煤岩组成等关系密切，加之对煤的物理性质、化学性质和工艺性质做进一步的研究，就可综合科学地评价煤质，确定各种煤的加工利用途径。
通过对本单元学习，应了解煤的物理性质；熟悉煤的化学反应；掌握煤样的采集和制备方法；掌握煤质分析中的常用基准和基准换算；熟悉煤质分析的符号表示；掌握煤的水分、灰分、挥发分和固定碳的分析原理、方法和计算；掌握煤的元素分析的原理、测定方法；掌握煤的发热量的测定原理和方法。
第三章煤的岩石组成
孢子体sporophyte； 树脂体rosin； 木栓体phellem等 壳 质 组 在 透 射 光 下 透 明 transparent 到 半 透 明 translucent ，呈现黄色到橙红色salmon pink ，轮廓清 楚，外形特殊；在反射光下呈现深灰色，大多数有突起。 花粉体pollen
结性越差。
煤中各种显微组分工艺性质的差异在其它一些方
面也有体现。例如：干馏时或加氢液化时，壳质组的
煤气产率和焦油产率最高，较容易液化，镜质组次之
，而惰质组属惰性组分，很难液化，所以用于液化使 用的煤，应选择惰质组含量低的煤。
第三节
煤岩学的研究方法
宏观研究法和显微研究法
一、煤岩显微组分的分离和富集
（2）另一方面植物组织在沼泽水的浸泡immersion下
吸水膨胀swell，发生胶体化学变化，使细胞腔逐渐缩小，
直至失去细胞结构成为凝胶体。 植物组织经凝胶化作用并经煤化作用后形成凝胶化组 分（镜质组）。镜质组是煤中最主要煤岩组分，含量60 －80％，甚至90％。
镜质组（vitrinite又称凝胶化组分）的形成
一、煤的有机显微组分
指在显微镜下能识别的有机质的基本单位。（60多种）。
根据结构、性质相似的原则，又可将其分组（类） 国内外关于有机显微组分的分类方案很多见（表2-2，表23，2-4）
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、镜质组：透射光transmission light下呈透明
二、 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kaolinite，伊利石， 水云母，… 硫化物类矿物sulfide minerals ：黄铁矿pyrite，白铁矿， … 碳酸盐类矿物carbonate minerals ：方解石calcite，菱铁 矿，… 氧化物类矿物oxide minerals ：石英quartz，… 硫酸盐类矿物sulphate minerals ：石膏gypsum，…
结性越差。
煤中各种显微组分工艺性质的差异在其它一些方
面也有体现。例如：干馏时或加氢液化时，壳质组的
煤气产率和焦油产率最高，较容易液化，镜质组次之
，而惰质组属惰性组分，很难液化，所以用于液化使 用的煤，应选择惰质组含量低的煤。
第三节
煤岩学的研究方法
宏观研究法和显微研究法
一、煤岩显微组分的分离和富集
（2）另一方面植物组织在沼泽水的浸泡immersion下
吸水膨胀swell，发生胶体化学变化，使细胞腔逐渐缩小，
直至失去细胞结构成为凝胶体。 植物组织经凝胶化作用并经煤化作用后形成凝胶化组 分（镜质组）。镜质组是煤中最主要煤岩组分，含量60 －80％，甚至90％。
镜质组（vitrinite又称凝胶化组分）的形成
一、煤的有机显微组分
指在显微镜下能识别的有机质的基本单位。（60多种）。
根据结构、性质相似的原则，又可将其分组（类） 国内外关于有机显微组分的分类方案很多见（表2-2，表23，2-4）
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、镜质组：透射光transmission light下呈透明
二、 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kaolinite，伊利石， 水云母，… 硫化物类矿物sulfide minerals ：黄铁矿pyrite，白铁矿， … 碳酸盐类矿物carbonate minerals ：方解石calcite，菱铁 矿，… 氧化物类矿物oxide minerals ：石英quartz，… 硫酸盐类矿物sulphate minerals ：石膏gypsum，…
煤化学 第三章 煤的结构
第三章煤的结构煤的结构包括煤有机质的化学结构(大分子结构)和煤的物理空间结构。
研究煤的结构，不仅具有重要的理论意义，而且对于煤炭加工利用具有重要的指导意义。
由于煤炭组成的复杂性、多样性、非晶质性和不均匀性，所以将煤分离成为简单的化合物并研究其结构是一件非常困难的事情。
虽然科学家对煤的结构做了长期、大量的研究工作，并取得了长足进展，但遗憾的是，迄今为止尚未明了煤结构的全貌，只是根据实验结果和分析推测，提出了若干煤的结构模型。
本书重点介绍煤分子结构研究的结论。
第一节煤的大分子结构一、煤大分子结构的基本概念煤的有机质是由大量相对分子质量不同、分子结构相似但又不完全相同的“相似化合物”组成的混合物。
根据实验研究，煤的有机质可以大体分为两部分:一部分是以芳香结构为主的环状化合物，称为大分子化合物;另一部分是以链状结构为主的化合物，称为低分子化合物。
前者是煤有机质的主体，一般占煤有机质的90%以上，后者含量较少，主要存在于低煤化程度的煤中。
煤的分子结构通常是指煤中大分子芳香族化合物的结构。
煤的大分子结构十分复杂，一般认为它具有高分子聚合物的结构，但又不同于一般的聚合物，它没有统一的聚合单体。
研究表明，煤的大分子是由多个结构相似的“基本结构单元”通过桥键连接而成的。
这种基本结构单元类似于聚合物的聚合单体，它可分为规则部分和不规则部分。
规则部分由几个或十几个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环(含氮、氧、硫等元素)缩聚而成，称为基本结构单元的核或芳香核;不规则部分则是连接在核周围的烷基侧链和各种官能团;桥键则是连接相邻基本结构单元的原子或原子团。
随着煤化程度的提高，构成核的环数不断增多，连接在核周围的侧链和官能团数量则不断变短和减少。
二、煤大分子基本结构单元的核(一)煤的结构参数煤大分子基本结构单元的核具缩合环结构，称为芳香环或芳香核。
煤的基本结构单元不是一个均匀、确切的结构，但可以通过结构参数评价核的平均结构。
煤的结构参数有芳碳率、芳氢率、芳环率等。
《煤化学》讲稿03章煤岩学基础剖析
《煤化学》讲稿03章煤岩学基础剖
3
析
矿物质也是煤的重要组成部分 植物成煤过程，有无机成分（矿物质）的参与。 这些矿物质的存在还对有机质的转化产生影响。 有些煤中含有某种较丰富的稀有元素或放射性元素，如锗
或铀，从而提高了煤的利用价值。
煤岩学方法研究煤的无机成分，大多是镜下可观察的具有 晶质的矿物。
镜下看不见的分散的极细矿物、隐晶矿物和无机质的研究 则是元素地球化学、无机地球化学等学科研究的范畴。
Calcite (c) vein方解石矿脉《i煤n化v学it》ri讲ni稿te03.章(s煤c岩a学le基i础s剖330 microns on long a1x9is)
高岭石 云母石
白云母 黑云母
绿泥石
2H2O ·Al2O3 2SiO2
KA12A1Si3O10(OH，F)2 K (Mg，Fe，Mn)3A1Si3O10(OH)2
H8(Mg, Fe)5 Al2Si3O18
《煤化学》讲稿03章煤岩学基础剖
9
析
（二）硫化物类矿物 包括黄铁矿、白铁矿等 多为不透明矿物，在反射光下具有耀眼的金属光泽
《煤化学》讲稿03章煤岩学基础剖
2
析
按成因划分，煤中矿物质可分为三类：
（1）植物成因的原生矿物质 来自原始植物的无机成分
（2）陆源碎屑成因的矿物质
煤化作用第一阶段或煤矿床形成时由水或风带入其中的 无机成分。 （3）化学和生物化学成因的矿物质
煤化作用第一阶段的同生—成岩矿物和煤化作用第二阶 段形成的次生、后生矿物。
《煤化学》讲稿03章煤岩学基础剖
10
黄铁矿晶体结构
析
白铁矿为斜方晶系，晶体常呈板状产出。集合体呈结核状、 球状、钟乳状、皮壳状等
煤的物理化学性质及煤岩学
中国烟煤的显微组分分类
§2 煤岩学
2.2－煤的显微组成
中国烟煤的显微组分分类（续）
§2 煤岩学
2.2－煤的显微组成
中国烟煤的显微组分分类（续）
§2 煤岩学
2.2－煤的显微组成
3．褐煤的显微组分分类 褐煤在世界煤炭储量中占有相当大的比例。中国内蒙东部、 云南第三纪煤田的褐煤占该地区储量的大部分，而且褐煤煤 田多属于巨厚煤层，宜于露天开采，有极大的经济价值。 显微组分分类是研究褐煤组成和性质的基础，中国目前尚未 建立自己的分类系统，大多应用国际煤岩学委员会的褐煤显
褐煤腐植组与硬煤镜质组的对比
§2 煤岩学
2.2－煤的显微组成
◇white = inertinite ◇grey = vitrinite ◇dark grey = exinite.
§2 煤岩学
2.2－煤的显微组成
4. 显微组分的化学性质
在煤的三大显微组分组中，镜质组是世界大多数煤田煤中最主
要的显微组分，也是决定煤的工艺性质的主要成分。镜质组与 惰质组相比，挥发分、氢含量、氧含量高，同时水分、氮含量、 焦油产率亦高。在煤化过程中，随着煤级增高，镜质组的挥发 分、氧含量、氢碳原子比和氧碳原子比明显减少，而碳含量、 芳香度增高。由于反射率和挥发分这两个参数都与镜质组结构 单元的芳构化程度有关，因而烟煤中镜质组的反射率增高和挥 发分降低的程度几乎相同，都是很好的煤级指标。在煤化过程 中，镜质组随着芳香稠环侧链羟基、羧基、甲氧基、羰基，以 及环氧的脱落和芳香稠环缩合程度的增高碳含量随之增高。
微组分分类。该分类中的腐植组、稳定组和惰质组分别与硬
煤分类中的镜质组、壳质组和惰质组相当。
§2 煤岩学
2.2－煤的显微组成
国际褐煤的显微组分分类
§2 煤岩学
2.2－煤的显微组成
中国烟煤的显微组分分类（续）
§2 煤岩学
2.2－煤的显微组成
中国烟煤的显微组分分类（续）
§2 煤岩学
2.2－煤的显微组成
3．褐煤的显微组分分类 褐煤在世界煤炭储量中占有相当大的比例。中国内蒙东部、 云南第三纪煤田的褐煤占该地区储量的大部分，而且褐煤煤 田多属于巨厚煤层，宜于露天开采，有极大的经济价值。 显微组分分类是研究褐煤组成和性质的基础，中国目前尚未 建立自己的分类系统，大多应用国际煤岩学委员会的褐煤显
褐煤腐植组与硬煤镜质组的对比
§2 煤岩学
2.2－煤的显微组成
◇white = inertinite ◇grey = vitrinite ◇dark grey = exinite.
§2 煤岩学
2.2－煤的显微组成
4. 显微组分的化学性质
在煤的三大显微组分组中，镜质组是世界大多数煤田煤中最主
要的显微组分，也是决定煤的工艺性质的主要成分。镜质组与 惰质组相比，挥发分、氢含量、氧含量高，同时水分、氮含量、 焦油产率亦高。在煤化过程中，随着煤级增高，镜质组的挥发 分、氧含量、氢碳原子比和氧碳原子比明显减少，而碳含量、 芳香度增高。由于反射率和挥发分这两个参数都与镜质组结构 单元的芳构化程度有关，因而烟煤中镜质组的反射率增高和挥 发分降低的程度几乎相同，都是很好的煤级指标。在煤化过程 中，镜质组随着芳香稠环侧链羟基、羧基、甲氧基、羰基，以 及环氧的脱落和芳香稠环缩合程度的增高碳含量随之增高。
微组分分类。该分类中的腐植组、稳定组和惰质组分别与硬
煤分类中的镜质组、壳质组和惰质组相当。
§2 煤岩学
2.2－煤的显微组成
国际褐煤的显微组分分类
电子教案与课件：煤化学 课件 第三章煤的岩相组成第4节
预测方程：
M 40 33.96 7.83103 I A 35.31Rmax 0.002I M10 21.07 1.55103 I A 5.7Rmax 0.01I
惰性物配比 B
容惰能力示意图
r 0.851 r 0.889
★炼焦煤性质和操作参数结合的预测方法
1.Vdaf—Y—H/B预测 武汉科技大学对武钢、广钢、水钢4种类型焦炉生产数据回归分析：
◆ 煤岩参数—黏结性指数预测
1. Rm—ax—G法
最佳配煤范围：
MF=200~1000DDPM
Rmax 1.2 ~ 1.3%
说明：3象限煤化度、流动度均较 低，在配合煤中仅起碳源作用， 必需配入1象限中的煤以增加煤化 度和流动度。
Rm ax—MF预测最佳配煤图
2.CBI—SI预测法
CBI 100 xi
• 3.勘探石油和天然气
• 德国发现，当镜质组反射率为0.3%~1.0%时，可以 出现具有工业开采价值的石油。最经济的油田反 射率小于0.7%，而反射率达到1.0 %~2.0%时，只 能出现具有工业开采价值的天然气。我国在镜质 组反射率为0.3%~0.7%时，常发现有石油；反射率 为0.7%~1.0%时，不常有石油；反射率为1.0 %~1.3%时，很少有石油；反射率在1.3%~2.0 %时 为石油消失区，而常发现有天然气；反射率在 2.0%以上时，天然气也消失了。
• 通过煤岩鉴定，不仅能判断煤的可选性，也可以了解影响 煤的可选性的因素。
三、煤岩学在煤质评价和煤分类中的应用
1.煤质评价
A.煤的煤化度
镜质组反射率是较为理想的指标，它排除岩相组成差异带来的
影响，采用它可以较准确地判定煤的煤化度。
常用的指标有Vdaf、Wdaf(C)、 Qgr,v,daf、镜质组最大平均反
第三章 煤岩学
团块镜质体
镜下待征：为均一团块状。大 多呈圆形、椭圆形、纺捶形或 多少带有棱角状的轮廓清晰的 均质块体。可单独出现或充填 于细胞腔中(此时其大小与植物
细胞腔一致，为50一100μm)，
也可成为较大的圆形或椭圆形 的单个体，最大的可超过 300μm。反光油浸镜下为深灰 或浅灰色,透射光下为淡红色至 红褐色，正交偏光镜下呈均匀 消光现象。
1.镜质组(Vitrinite)
它是腐植煤中最主要的显微组分.来源于由植物茎、叶的木质纤维组织，
经凝胶化作用(也称镜煤化作用)形成的各种凝胶体。镜质组的透明程度按 变质程度由低到高，透光色从橙红(长焰煤)到红棕色(肥煤,焦煤)，直到不
透明(焦煤以后)；反光色从深灰(长焰煤)到浅灰(焦煤)，直到白色(无烟煤)
2 壳质组（exinite)
壳质组分来源于植物的皮壳组织和分泌物，以及与这些物 质相关的次生物质，即袍子、角质、树皮、树脂及渗出沥 青等。此类组分在分类中称壳质组或稳定组。该组组分均 具有可辨认的持定形态持征。在反光油浸镜下呈灰黑色至 在透光镜下呈柠檬黄、桔黄或桔红色，轮廓清楚, 形态特 殊，具有明显的荧光效应。在蓝光激发下的反光荧光色为 浅绿黄色、亮黄色、桔黄色、橙灰褐色和褐色，其荧光强 度随变质程度的差异和组分不同而强弱不一。
随变质程度增加变成淡红色，到中变质阶段则呈与镜质
组相似的红色。荧光性也随变质程度增加而消失。
在煤中按其组分来源及形态特征可分为下列组分。
孢子是一些植物所产生的一种有繁殖或休眠作用的细胞，能直接发育 成新个体。孢子一般微小，单细胞。由于它的性状不同，发生过程和 结构的差异而有不同名称：
植物通过无性生殖产生的孢子叫“无性孢子”
藻类体
煤岩学基础
煤岩学基础一、煤岩学概念煤是由有机物质和无机矿物质混合组成的一种固体可燃有机岩。
煤岩学是把煤作为一种有机岩石，用岩石学的方法研究煤的物理性质、化学组成和工艺性质，进而确定其成因及合理用途的科学。
肉眼观察，煤是由各种宏观煤岩成分组成的，这些宏观煤岩成分组合成不同的宏观煤岩类型。
用显微镜观察时煤则由各种显微煤岩组分组成，这些显微煤岩组分组合成不同的显微煤岩类型。
不同的宏观煤岩成分和宏观煤岩类型由不同的显微煤岩类型组成。
不同的煤层，由于原来聚积条件不同，其煤岩组成也不相同。
在煤化过程中，各种煤岩组成均发生了深刻变化。
二、宏观煤岩特征1．腐植煤的宏观煤岩成分宏观煤岩成分是用肉眼可以区分的煤的基本组成单位，包括镜煤、亮煤、暗煤和丝炭。
镜煤和丝炭是简单的煤岩成分，暗煤和亮煤是复杂的煤岩成分。
镜煤的颜色深黑、光泽强，是煤中颜色最深和光泽最强的成分。
其质地纯净、结构均一，具贝壳状断口和内生裂隙。
丝炭外观像木炭，颜色灰黑，具明显的纤维状结构和丝绢光泽，丝炭疏松多孔、性脆易碎、能染指。
丝炭的胞腔有时被矿物质充填，称为矿化丝炭，矿化丝炭坚硬致密、相对密度较大。
在煤层中，丝炭常呈扁平状透镜体沿煤层的层理面分布，厚度多在1～2 mm至几毫米之间，有时能形成不连续的薄层；个别地区丝炭层的厚度可达几十厘米以上。
亮煤的光泽仅次于镜煤，一般呈黑色、较脆易碎，断面比较平坦、相对密度较小。
亮煤的均一程度不如镜煤，表面隐约可见微细层理。
亮煤有时也有内生裂隙但不如镜煤发育。
在煤层中，亮煤是最常见的宏观煤岩成分，常呈较厚的分层，有时甚至组成整个煤层。
暗煤的光泽暗淡，一般呈灰黑色、致密坚硬、相对密度大，韧性强，不易破碎，断面比较粗糙，一般不发育内生裂隙。
在煤层中，暗煤是常见的宏观煤岩成分，常呈厚、薄不等的分层，也可组成整个煤层。
2．腐植煤的宏观煤岩类型各种宏观煤岩成分的组合有一定的规律性，造成煤层中有光亮分层也有暗淡分层。
这些分层厚度一般为十几厘米至几十厘米，在横向上比较稳定。
煤化学 第03章 煤岩学基础
（1）孢粉体
孢粉体是由成煤植物的繁殖器官大孢子、小孢子和花粉形成 的，分为2个显微亚组分。由大孢子形成的孢粉体称为大孢子 体。由于小孢子和花粉在煤垂直层理切片中非常相似，很难 区分，故将小孢子和花粉形成的孢粉体统称为小孢子体。
a）大孢子体 长轴一般大于100μm，最大可达5 000～10 000 μm。在垂直层理的煤片中，常呈封闭的扁环状。常有大 的褶曲，转折处呈钝圆形。大孢子体的内缘平滑，外缘一般 平整光滑，有时可见瘤状、刺状等纹饰。 b）小孢子体 长轴小于100 μm。在垂直层理的煤片中，多 呈扁环状、蠕虫状、细短的线条状或似三角形状。外缘一般 平整光滑，有时可见刺状纹饰。常呈分散状单个个体出现， 有时可见小孢子体堆或囊堆。
（8）荧光体 由植物分泌的油脂等转化而成的具强荧光的壳质组分。在蓝光激发 下发很强的亮黄色或亮绿色荧光。荧光体常呈单体或成群的粒状、 油滴状及小透镜状，主要分布于叶肉组织间隙或细胞腔内。油浸反 射光下为灰黑色或黑灰色，微突起，透射光下为柠檬黄色或黄色。 （9）藻类体 藻类体是由低等植物藻类形成的显微组分，它是腐泥煤的主要组分。 根据结构和形态特征分为2个亚组分。 a）结构藻类体
1）均质镜质体。在垂直层理切面中呈宽窄不等的条带状或透 镜状，均一、纯净，常见垂直层理方向的裂纹。低煤级烟煤中 有时可见不清晰隐结构，经氧化腐蚀，可见清晰的细胞结构。 该组分为镜质组反射率测定的标准组分之一。 2）基质镜质体。没有固定形态，胶结其他显微组分或共生矿 物均匀基质镜质体显示均一结构，颜色均匀；不均匀基质镜质 体为大小不一、形态各异、颜色略有深浅变化的团块状或斑点 状集合体。与均质镜质体相比，反射率略低，透光色略浅。该 组分亦为反射率测定标准组分之一。 3）团块镜质体。多呈圆形、椭圆形、纺锤形或略带棱角状、 轮廓清晰的均质块体。常充填细胞腔，其大小与细胞腔一致； 也可单独出现，最大者可达300 μm。油浸反射光下呈深灰色或 浅灰色，透射光下为红色一红褐色。 4）胶质镜质体。均一纯净，无确定形态，常充填在细胞腔、 裂隙及真菌体和孢粉体的空腔中。镜下其他光性特征与均质镜 质体相似。
越崎教材煤田地质学第三章煤岩学基础
3.1 煤的显微组分
显微组分（Maceral）是指煤在显微镜下能够区别和辨识的最基本的组成成分，是显微 镜下能观察到的煤中成煤原始植物残体转变而成的有机成分。煤不是均一的物质，而是由各 种不同的组分所组成。与矿物组成的形式相同，煤由显微组分组成，但有差别。一种矿物特 征是有非常确定的化学成分，其物质是均一的，而且大多数矿物实际上是晶质的。反之，煤 的一种显微组分在其化学成分和物理性质上相近，但有很大变化，并且是非晶质的。
孢子多见于古生代的煤中，花粉主要出现在中生代、新生代的煤中。 2)角质体 ( Cutinite ) 角质体是由植物的角质层转变而来的组分，又是由一种复杂的脂类混合物质所组成。 它存在于植物的叶、枝、芽的最外层。具有保护植物组织的作用。在显微镜下呈现宽度不等 的长条带状，其一边外缘平滑，而另一边（内缘）呈现明显锯齿状，转折端为尖角状。有时 角质层被挤压成叠层状或盘肠状，末端折曲处多带尖角状折曲等特征（图版 1-f），故易于与 大孢体相区别。 3)树脂体(Resinite) 树脂体是植物分泌组织——树脂道的分泌物。当植物受伤时流出体外，保护植物不致 干枯腐烂，并具有防止微生物侵袭作用，它的化学性质稳定，能较好的保存在煤中，它的 形状多样，主要为圆形、椭圆形，也有不规则形状，轮廓清楚，没有结构。有时充填在有 细胞结构的胞腔中。透射光下呈黄色、浅黄色，透明到半透明，反射光下呈灰色，低突起， 表面均一，无结构，轮廓清楚，易识别，其化石为琥珀，是工艺美术的原料。我国抚顺古新 近纪煤中富含树脂体。 4）本栓质体（Suberinite） 本栓质体是指植物木栓层细胞壁, 主要是由植物茎（少数由根）的周皮组织中木栓层转 变而来。细胞腔有时中空，有时充填团块镜质体。由多层扁平的长方形木栓细胞所组成，排 列规则。具有栓质化的细胞壁，其主要成分是木栓素，具有抵抗高温、强酸和细菌的能力， 并具有不透水、不透气，它是构成植物良好的保护组织。因此，它能较好的保存在煤中。多 数木栓保持原有木栓细胞的形态和结构特征。其纵切面呈叠砖状或叠瓦状构造，弦切面呈鳞 片状，胞腔内充填鞣质或凝胶质（图版 1-g）。在煤中呈碎片状和长条状存在。木栓质体多 是褐煤显微组分，但我国中新生代的低级烟煤中常见木栓质体。 5）树皮体（Barkinite） 是由细胞壁和细胞腔充填物都已栓化的植物茎或根的形成层以外的所有组织形成的类 脂组分（图版 1-h）。树皮体的颜色，在油浸反射光和投射光下都不均匀；蓝光激发下荧光 强度中等或较弱。 树皮体是中国晚古生代煤中特有的显微组分，尤其在我国南方晚二叠世龙潭组煤中普遍 存在，含量很高。在煤中常以轮廓清楚的宽条带状或碎片状出现。世界闻名的“乐平煤”就 是由树皮体高度富集，形成典型的树皮残植煤，其中树皮体含量大于 50%或更高。 6）藻类体（Alginite） 藻类体是由藻类形成的组分。煤中常见的藻类体是绿藻和蓝绿藻，如皮拉藻、轮奇藻 等。它们是由几十个至几百个黄绿色单细胞组成的群体，单细胞个体直径为 5—10µm，呈 放射状、菊花状排列，纵切面为椭圆形、纺锤形。群体直径几十至几百 µm，群体中有时中 部有空洞或裂口，成为群体的中央空隙。群体外缘不规则，表面呈蜂窝状或海绵状结构， 其中深色斑点为胞腔。分解程度较深时，结构模糊或完全不显结构。在透射光下，透明并 呈淡黄绿色、柠檬黄色、黑褐色等。反射光下，呈各种色调的灰色、深灰色、低突起。油 浸反射光下近乎黑色。山西浑源二叠纪煤中就有藻类体形成的煤。 7) 类脂碎屑体（Liptodetrinite）
显微组分（Maceral）是指煤在显微镜下能够区别和辨识的最基本的组成成分，是显微 镜下能观察到的煤中成煤原始植物残体转变而成的有机成分。煤不是均一的物质，而是由各 种不同的组分所组成。与矿物组成的形式相同，煤由显微组分组成，但有差别。一种矿物特 征是有非常确定的化学成分，其物质是均一的，而且大多数矿物实际上是晶质的。反之，煤 的一种显微组分在其化学成分和物理性质上相近，但有很大变化，并且是非晶质的。
孢子多见于古生代的煤中，花粉主要出现在中生代、新生代的煤中。 2)角质体 ( Cutinite ) 角质体是由植物的角质层转变而来的组分，又是由一种复杂的脂类混合物质所组成。 它存在于植物的叶、枝、芽的最外层。具有保护植物组织的作用。在显微镜下呈现宽度不等 的长条带状，其一边外缘平滑，而另一边（内缘）呈现明显锯齿状，转折端为尖角状。有时 角质层被挤压成叠层状或盘肠状，末端折曲处多带尖角状折曲等特征（图版 1-f），故易于与 大孢体相区别。 3)树脂体(Resinite) 树脂体是植物分泌组织——树脂道的分泌物。当植物受伤时流出体外，保护植物不致 干枯腐烂，并具有防止微生物侵袭作用，它的化学性质稳定，能较好的保存在煤中，它的 形状多样，主要为圆形、椭圆形，也有不规则形状，轮廓清楚，没有结构。有时充填在有 细胞结构的胞腔中。透射光下呈黄色、浅黄色，透明到半透明，反射光下呈灰色，低突起， 表面均一，无结构，轮廓清楚，易识别，其化石为琥珀，是工艺美术的原料。我国抚顺古新 近纪煤中富含树脂体。 4）本栓质体（Suberinite） 本栓质体是指植物木栓层细胞壁, 主要是由植物茎（少数由根）的周皮组织中木栓层转 变而来。细胞腔有时中空，有时充填团块镜质体。由多层扁平的长方形木栓细胞所组成，排 列规则。具有栓质化的细胞壁，其主要成分是木栓素，具有抵抗高温、强酸和细菌的能力， 并具有不透水、不透气，它是构成植物良好的保护组织。因此，它能较好的保存在煤中。多 数木栓保持原有木栓细胞的形态和结构特征。其纵切面呈叠砖状或叠瓦状构造，弦切面呈鳞 片状，胞腔内充填鞣质或凝胶质（图版 1-g）。在煤中呈碎片状和长条状存在。木栓质体多 是褐煤显微组分，但我国中新生代的低级烟煤中常见木栓质体。 5）树皮体（Barkinite） 是由细胞壁和细胞腔充填物都已栓化的植物茎或根的形成层以外的所有组织形成的类 脂组分（图版 1-h）。树皮体的颜色，在油浸反射光和投射光下都不均匀；蓝光激发下荧光 强度中等或较弱。 树皮体是中国晚古生代煤中特有的显微组分，尤其在我国南方晚二叠世龙潭组煤中普遍 存在，含量很高。在煤中常以轮廓清楚的宽条带状或碎片状出现。世界闻名的“乐平煤”就 是由树皮体高度富集，形成典型的树皮残植煤，其中树皮体含量大于 50%或更高。 6）藻类体（Alginite） 藻类体是由藻类形成的组分。煤中常见的藻类体是绿藻和蓝绿藻，如皮拉藻、轮奇藻 等。它们是由几十个至几百个黄绿色单细胞组成的群体，单细胞个体直径为 5—10µm，呈 放射状、菊花状排列，纵切面为椭圆形、纺锤形。群体直径几十至几百 µm，群体中有时中 部有空洞或裂口，成为群体的中央空隙。群体外缘不规则，表面呈蜂窝状或海绵状结构， 其中深色斑点为胞腔。分解程度较深时，结构模糊或完全不显结构。在透射光下，透明并 呈淡黄绿色、柠檬黄色、黑褐色等。反射光下，呈各种色调的灰色、深灰色、低突起。油 浸反射光下近乎黑色。山西浑源二叠纪煤中就有藻类体形成的煤。 7) 类脂碎屑体（Liptodetrinite）
第三章煤岩学基础
形态和结构识别显微煤岩组分、判断煤的性质； 2. 反射光下：光片 直径 2 cm，厚1.5-2 cm 圆柱体。在普
通反射光或油浸反射光下，根据颜色、形态、结构、 突起、反光性等特征识别煤岩组分、判断煤的性质。 3. 光片分为煤光片和粉光片（砖光片）。
第一节 煤的宏观岩石类型
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、亮煤、暗煤和丝炭。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。
煤中常见的稳定组分有：孢子体、花粉体、树脂体、 角质体、木栓体等。稳定组分在透射光下透明到半透 明，呈现黄色到橙红色，轮廓清楚，外形特殊；在反 射光下呈现深灰色，大多数有突起。
稳定组分在煤中的含量不大，对煤的的性质影响很小。 个别情况下，有稳定组分富集的煤出现，如乐平树皮 煤、抚顺烛煤。稳定组分的氢含量高，发热量高。
结构镜质体
镜下特征：细胞结构保存完好，有时可见细胞 壁保持原厚度或仅有微弱膨胀。细胞腔显示清 楚，一般排列较规则，有时可见年轮，有的细 胞壁虽已膨胀或膨胀较厉害，但细胞结构仍很 清楚,细胞腔大多为圆形或椭圆形排列不规则或 由于挤压而变形。细胞腔有些是空的，但多数 为有机质充填，如胶质镜质体、树脂体或微粒 体等，也有的为矿物质所充填,因此细胞壁与细 胞腔的颜色呈现差异在反光油浸镜下细胞壁为 深浅略有差异的深灰至灰色；细胞腔颜色随填 充物不同变化很大。在透射光下呈橙色至橙红 色。正交偏光镜下可见清晰的条带状消光在煤 中常呈透镜体、少数呈碎片状出现。
一、 腐植煤的煤岩类型 （一） 镜煤
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 是植物的木质显微组织经凝胶化作用形成的。 性质：V、H 高，粘结性强，矿物质含量少
通反射光或油浸反射光下，根据颜色、形态、结构、 突起、反光性等特征识别煤岩组分、判断煤的性质。 3. 光片分为煤光片和粉光片（砖光片）。
第一节 煤的宏观岩石类型
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、亮煤、暗煤和丝炭。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。
煤中常见的稳定组分有：孢子体、花粉体、树脂体、 角质体、木栓体等。稳定组分在透射光下透明到半透 明，呈现黄色到橙红色，轮廓清楚，外形特殊；在反 射光下呈现深灰色，大多数有突起。
稳定组分在煤中的含量不大，对煤的的性质影响很小。 个别情况下，有稳定组分富集的煤出现，如乐平树皮 煤、抚顺烛煤。稳定组分的氢含量高，发热量高。
结构镜质体
镜下特征：细胞结构保存完好，有时可见细胞 壁保持原厚度或仅有微弱膨胀。细胞腔显示清 楚，一般排列较规则，有时可见年轮，有的细 胞壁虽已膨胀或膨胀较厉害，但细胞结构仍很 清楚,细胞腔大多为圆形或椭圆形排列不规则或 由于挤压而变形。细胞腔有些是空的，但多数 为有机质充填，如胶质镜质体、树脂体或微粒 体等，也有的为矿物质所充填,因此细胞壁与细 胞腔的颜色呈现差异在反光油浸镜下细胞壁为 深浅略有差异的深灰至灰色；细胞腔颜色随填 充物不同变化很大。在透射光下呈橙色至橙红 色。正交偏光镜下可见清晰的条带状消光在煤 中常呈透镜体、少数呈碎片状出现。
一、 腐植煤的煤岩类型 （一） 镜煤
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 是植物的木质显微组织经凝胶化作用形成的。 性质：V、H 高，粘结性强，矿物质含量少
煤岩培训讲座一
流态塑性曲线（Fluid-Plastic Curve）
以上常用指标的共同缺点都是将复杂的煤按均一物质来处理！
3 煤岩基础知识
什么是煤岩学：
煤岩学是用研究岩石的方法来研究煤的学科，它把煤当做 一种可燃性的有机沉积岩来研究。
煤岩学主要是以显微镜为主要工具，兼用其它技术手段。 这些技术方法也同样可用于研究焦炭及煤燃烧后的残炭等。
2.4 奥阿膨胀度b： ❖ 优点：①仪器和操作规范化强，易操作；②区分能力强；③以 不同比例惰性成份混合，所得b值连线，必呈线性下降；④可 测出可塑带温度范围； ❖ 缺点:①对强粘结性煤，b值有夸大现象；②较高和较低变质程 度煤均测不出b值，仅为仅收缩。而这二种类型煤虽均为仅收 缩，但其在炼焦中作用却有较大差别，其中两者部分可软化成 分的可塑带区间不同；③有一部分煤不能呈正常曲线，而呈流 态塑性曲线（Fluid-Plastic Curve），如壳质组含量高的较低 变质程度煤，见下图。
煤焦基础知识
(讲座之一)
1.植物——成煤过程示意图
1.1植物—泥炭
成煤原始植物种类
低等:菌藻类 高等:裸蕨类\蕨类\裸子\被子 主要成煤年代:晚古生代(石炭\二叠纪),中生代(侏罗纪),新生代(第三
纪) 不同植物部位:树干\角质\木栓\形成层\木质部\髓心\孢粉\树脂等
堆积环境和方式
藻 类 体 (Alginite)
碎 屑 壳 质 体 (Liptodertrinite)
代号 (Symbol)
显微亚组分 (Submaceral)
代号 (Symbol)
结构镜质体1(Telinite 1)
T1
T
结构镜质体2(Telinite 2)
T2
均 质 镜 质 体 (Telocollinite)
以上常用指标的共同缺点都是将复杂的煤按均一物质来处理！
3 煤岩基础知识
什么是煤岩学：
煤岩学是用研究岩石的方法来研究煤的学科，它把煤当做 一种可燃性的有机沉积岩来研究。
煤岩学主要是以显微镜为主要工具，兼用其它技术手段。 这些技术方法也同样可用于研究焦炭及煤燃烧后的残炭等。
2.4 奥阿膨胀度b： ❖ 优点：①仪器和操作规范化强，易操作；②区分能力强；③以 不同比例惰性成份混合，所得b值连线，必呈线性下降；④可 测出可塑带温度范围； ❖ 缺点:①对强粘结性煤，b值有夸大现象；②较高和较低变质程 度煤均测不出b值，仅为仅收缩。而这二种类型煤虽均为仅收 缩，但其在炼焦中作用却有较大差别，其中两者部分可软化成 分的可塑带区间不同；③有一部分煤不能呈正常曲线，而呈流 态塑性曲线（Fluid-Plastic Curve），如壳质组含量高的较低 变质程度煤，见下图。
煤焦基础知识
(讲座之一)
1.植物——成煤过程示意图
1.1植物—泥炭
成煤原始植物种类
低等:菌藻类 高等:裸蕨类\蕨类\裸子\被子 主要成煤年代:晚古生代(石炭\二叠纪),中生代(侏罗纪),新生代(第三
纪) 不同植物部位:树干\角质\木栓\形成层\木质部\髓心\孢粉\树脂等
堆积环境和方式
藻 类 体 (Alginite)
碎 屑 壳 质 体 (Liptodertrinite)
代号 (Symbol)
显微亚组分 (Submaceral)
代号 (Symbol)
结构镜质体1(Telinite 1)
T1
T
结构镜质体2(Telinite 2)
T2
均 质 镜 质 体 (Telocollinite)
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31
（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。
19
（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
20
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；
含碳酸 盐煤样
2
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
22
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
2
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；
24
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)
10
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
11
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，
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。
12
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
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
26
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
15
SLIDE 19-15
SLIDE 25-19
Cell walls (telinite结构镜质体 ) (scale is 330 microns on long axis)
16
Oxidized vitrinite (240 microns on long axis)
SLIDE 5
17
Tissue of coalified wood (vitrinite) showing compressed cell wall structure and
27
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
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)
含黄铁 矿煤样
3
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
4
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：
32
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
镜质组
结构镜质体 无结构镜质体 镜屑体
13
（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。
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)
14
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)
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
6
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
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）
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。
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
SLIDE 48
29
（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。
（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。
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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
20
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；
含碳酸 盐煤样
2
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
22
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
2
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)
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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，
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
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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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
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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
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)
含黄铁 矿煤样
3
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：
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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
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。
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)
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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)
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
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）
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。
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
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。