学习笔记 煤岩学

煤岩学

中国地史聚煤模式演变与特征

沉积环境、聚煤类型、植物群落得演化、气候条件、

腐殖煤的成因类型

煤岩组分的烃产率、壳质组＞镜质组＞惰质组

凝胶化作用

煤岩学基础

1、煤的显微组分

国际硬煤显微组分分类

镜质组结构镜质体1 、2 科达木结构镜质体真菌结构镜质体木质结构镜质体

鳞木结构镜质体封印木镜质体

无结构镜质体均质镜质体基质镜质体团块镜质体胶质镜质体

镜屑体

壳质组孢子体薄壁孢子体厚壁孢子体大孢子体小孢子体角质体

树脂体镜质树脂体

木栓质体

藻类体结构藻类体皮拉藻类体轮奇藻类体

层状藻类体

荧光体

沥青质体

渗出沥青体

壳屑体

惰质组半丝质体

丝质体火焚丝质体氧化丝质体

粗粒体

菌类体真菌菌类体密丝组织体团块类菌类体

假团块菌类体

微粒体

惰屑体

镜质组

镜质组是腐殖煤中最主要的显微组分，凝胶化作用地球化学凝胶化作用又称为“镜

质化作用”

结构镜质体1的细胞结构清晰细胞腔成圆形、椭圆形、矩形或纺锤形。胞腔大部分被胶质镜

质体、树脂体、微粒体及粘土矿物填充

无结构镜质体在普通显微镜下看不出结构的显微结构

均质镜质体

成条带状或透镜状出现，时有垂直层面的裂纹，纯净均一，反应来自强凝胶化的植物组织被角质体镶边的结构镜质体和均质镜质体来源于植物的叶片和嫩枝统称为叶镜质体

反射率低，荧光性强，叶肉组织的细胞是由于凝胶化作用膨胀。形成胶团状结构

基质镜质体

胶结其他显微组分和同生矿物的凝胶化基质。成条带状、分叉条带状，反射率稍低于均质镜

质体，原生灰分较多

团块镜质体指一种均一的团块状镜质组组分成圆形、椭圆形、长圆形，团块镜质体可

作为胞腔填充物

非常稳定

胶质镜质体，沉淀在胞腔等空隙中纯胶状的腐殖凝胶演化而成。没有混入其他物质，所

以纯净。

胞腔内充满胶质镜质体

镜屑体镜质组碎屑颗粒组成

壳质组起源与高等植物的孢子外壳，有明显的荧光效应。壳质组的氢含量、挥发分和产

烃率最高。

孢子体来自成煤植物的繁殖器官孢子和花粉。孢子细胞内部是原生质，孢子壁是由内壁、

外壁和周壁组成

大孢子体称被压扁的扁平状，纵切面成封闭的

长环状

煤中所见的主要是孢子的外壁

小孢子体纵切面剁成扁环状细短的线条状和蠕虫状。

角质体来源于植物的嫩芽、幼芽、果实的表皮所覆盖的角质层，角质层是由植物表皮细胞向

外分泌而成。

显微镜下角质体成厚度不等的细长条带出现，外援平滑，而内援多成锯齿状

厚壁角质体薄壁角质体

树脂体树脂体主要呈细胞填充物出现，有时也称分散状或分层状出现

成圆形、卵形、纺锤形等，或成小杆状。

木栓质体来源于数目的木栓组织及根的表面和茎。

藻类体是由低等植物藻类形成的显微组分

结构藻类体

来源于群体藻类或厚壁单细胞藻类

层状藻类体来源于小的单细胞藻或薄壁浮游藻类，或

者底栖藻类群体

荧光质体分布在有角质体镶边的叶镜质体的小细胞腔和叶肉组织间隙中，呈小透镜体、李

庄集合体产出

沥青质体呈细小的透镜状、线理状或基质状，大多无定型。

渗出沥青体

惰质组

惰质组的碳含量高，氧含量和氢含量低，芳构化程度高

丝质体与半丝质体丝炭化作用强时形成丝质体，程度差些成半丝质体

火焚丝质体，半丝植物或泥炭沼泽中发生火灾，未充分燃烧，经炭

化而成，是石化的木炭

氧化丝质体，半丝

原生丝质体半丝

，煤化丝质体半丝

粗粒体一种无定型的凝胶状惰质组组分

其反射率高于镜质组，成灰色或白色，低突起或无突起。

微粒体惰质组中较特殊的显微组分。反射光下成灰白或亮黄白，不显突起。富含大量AL、Si、O元素。

菌类体真菌遗体或树脂等分泌物形成的突起高、反射率高的惰性组分。

此外，还有一些别的组分，这里就不一一介绍了。下面见表中国烟煤显微组分类

方案此法与国际上的区别就是分出了半镜质组，油浸反光要较镜质组浅，反射率

要比镜质组高0.2-0.3%，下图为半镜质组。

中国烟煤显微组分分类方案

2、褐煤的显微组分

褐煤处于煤化作用初期保存的动物遗体较多，对于研究称煤作用有很大帮助。

腐植组：主要由木质素，纤维素形成的腐植质形成，油寖反射光成灰色，含氧量高。

稳定组、惰质组。

显微组分的化学性质

镜质组镜质组与惰质组相比，镜质组的挥发分、氢含量、氧含量，同时水分、氮含量、焦油产率亦高。煤化过程中，随煤级增高，镜质组的挥发分、氢含量、氧含量、碳氢原子比、氧碳原子比明显减少。而碳含量，芳香度增加。

镜质组的化学作用受聚煤时期影响严重，

惰质组是碳含量极高。壳质组的氢含量、挥发分最高，芳香度低。

煤中的矿物质

植物成因的矿物质

虽少，但是难以脱除。

路源碎屑成因的矿物质，如Ga、Fe、Mg等。

由风力和水力搬运到泥炭沼泽并沉积的路源矿物和岩屑。如粘土矿物，石英等。

化学成因和生物成因的矿物质

矿物在水溶液中直接化学沉淀或溶液与泥炭有机质反应，以及煤中有机质和无机质反应形成的。如高岭石、硫化物产物、菱铁矿和部分石英。

按形成时期分类的话就分为两类，是同生矿物和后生矿物。

同生矿物指的是在成煤作用第一阶段泥炭聚集期和早期成岩作用阶段形成的矿物。

后生矿物指的是在成煤作用第二阶段，煤层中形成的矿物。主要由地下水带来的矿物。

三、煤中各类矿物

1、粘土矿物

大多数煤中最主要的矿物。高岭石Al[Si4O10][OH]8、伊利石K0.75（Al1.75R0.252+）（Si3.5Al0.5）O10（OH）2。普通反射光成灰色，油浸反射光下为黑色。主要成微粒状、团块状、透镜状和薄层状产出，大多分布在基质镜质组中。高岭石是在温暖潮湿气候的酸性介质条件下形成的。粘土矿物中的碱金属在焦化过程中起催化作用。

2、氧化物和氢氧化物矿物

1、石英

煤中的主要矿物，油浸反射光下成黑色，有时显乳白色的内反射，局部呈彩虹色。煤中石英主要以路源石英碎屑为主，随着远离路源区含量减少的趋势

2、金红石

不是主要矿物，但常见于中国西南晚二叠世煤中。油浸R0=9.31%。在煤中，金红石成柱状发育不完全的单晶和它形粒状集合体。多分布在基质镜质体，与粘土矿物共生。

3、其他矿物

赤铁矿和磁铁矿不常见。

3、硫化物矿物

1、黄铁矿FeS

黄铁矿是煤中无机硫的主要来源，不透明矿物，具有生物结构的黄铁矿不多，但对于阐明成煤植物及聚积环境有重要意义。不具生物结构的黄铁矿，没有生物的外形、结构，分布在均质镜质体和较纯的基质镜质体、树皮体中。

2、白铁矿FeS2

斜方晶系，

3、碳酸盐矿物

1、方解石CaCO3

煤中常见的充填分析的后生矿物，呈脉状，油浸反射光成灰棕色，

2、菱铁矿FeCO3

在泥炭形成阶段所成的典型同生矿物。

四、煤的宏观组成

1、煤岩成分

肉眼可以区分的基本组成单元。

1、镜煤

颜色最黑、光泽最亮的成分，质地均匀，贝壳状断口，性脆，易碎成棱角状小块。

2、亮煤

最常见的煤岩成分

3、暗煤

成灰色，光泽暗淡，密度大

4、丝炭

外观像木炭，颜色灰黑，具有明显的纤维结构和丝绢状光泽，疏松多孔，性脆易碎，能