煤的显微组成

第二节煤的显微组成在显微镜下才能识别的煤的组分，叫做显微组分。

由植物转变而成的是有机显微组分,而矿物质是无机显微组分。

显微镜下通常采用两种方法观察煤片：一种是在透射光下观察煤的薄片，鉴定标志主要是颜色（透光色）、形态和结构等；另一种是在反射光下观察煤的光片，鉴定标志除颜色（反光色）、形态和结构外，还有突起等。

反射光下用油浸物镜代替干物镜时，由于浸油的折光率与物镜透镜光学玻璃的折光率相近，使物镜透镜与光片之间形成一个介质均匀的整体，使射入物镜的成象光线增多，减少了有害的反射光，提高了视野中各显微组分影象的反差和清晰度，使之更易于识别。

因此，反射光下通常用油浸物镜进行观察。

当前国外岩石学研究发展趋势是较多地以反光透光相结合的研究方法，代替单独透光或单独反光的研究方法。

透反两用的光薄片除了用于镜下鉴定外，还便于电子探针、电子显微镜的研究。

在研究煤中某些特殊组分和显微组分的细微结构时，运用荧光显微镜和电子显微镜，取得了良好的效果。

一、煤的有机显微组分腐植煤的各种显微组分基本上可分为三类，即凝胶化组分、丝炭化组分和稳定组分。

腐泥煤主要是由藻类及其分解产物组成。

现分述其特征：（一）凝胶化组分凝胶化组分是腐植煤中最主要的显微组分。

它是植物茎、叶的木质纤维组织经过凝胶化作用形成的各种凝胶体。

透射光下，凝胶化组分透明，具有橙红色（指低变质程度的烟煤而言，下同），反光色为灰色，油浸反光色为深灰色，没有突起。

我国大多数煤田的煤都以凝胶化组分为主，一般占50～80%，有些中、新生代煤甚至达90%以上。

凝胶化组分由于凝胶化作用深浅不同，分解程度不同，可分出木煤、木质镜煤、镜煤以及凝胶化基质等组分。

1．木煤特点是细胞结构保存完好，细胞壁保持原厚或稍有膨胀，胞腔清晰，排列整齐，横切面呈圆形、椭圆形，纵切面呈长条形，通常是空腔，但也可能被矿物质或有机质所充填(图版Ⅱ‒7)。

正交偏光下具有明显的条带状消光现象。

木煤是木质纤维组织在沼泽中吸水膨胀的初期产物。

木煤在煤中分布不广泛，多呈透镜状，少数呈碎片状。

2．木质镜煤是木质纤维组织继续膨胀的产物。

细胞壁膨胀很历害，细胞结构模糊，仅留下少量大小不等的细胞空腔，且排列很不规则。

有的木质镜煤细胞腔几乎完全消失，仅由于颜色深浅不同而显团块状(图版I‒2)，正交偏光下，可见条带状消光现象，轮廓明显。

有些团块状木质镜煤边缘常被角质膜所环绕，保存叶片或嫩枝的外形，可能是由叶肉组织或嫩枝转变而成(图版I‒4)。

第三纪褐煤的叶肉组织中常分散着树脂状物质。

一般木质镜煤的透光色比镜煤略浅，反光色略深，胞壁微突起，木质镜煤多呈透镜状。

3．结构镜煤经强烈分解后仍可用颜色深浅的差别区分出细胞痕迹的凝胶化组织。

结构镜煤常呈现出细胞结构的残迹，或为暗色的短细条状结构。

在正交偏光下，结构镜煤常呈现微弱的条带状消光或网状消光现象。

在煤中呈条带或透镜状出现。

在褐煤和低变质烟煤中，如广西百色、辽宁抚顺和阜新等煤田的煤，常见年轮结构清晰的结构镜煤（图版I一1）。

由植物茎部木栓组织转变而成的结构镜煤，胞壁在透光下为黄色，胞腔为橙红色。

4．无结构镜煤经强烈分解后，细胞结构完全消失的凝胶化组织，通称为镜煤。

在透射光下显均一状结构,正交偏光下稍显粒状或均匀消光现象。

镜煤的轮廓清楚，可见垂直的内生裂隙(图版I一3)。

5．凝胶化基质凝胶化基质是植物组织经凝胶化作用彻底分解的产物。

强烈膨胀的植物组织在沼泽水溶液中逐步分离成碎块以至细微的胶粒，形成胶体溶液——溶胶。

溶胶在沼泽内流动时，混入了稳定组分、木质纤维组织的碎片和矿物质等。

以后当介质的物理化学条件（如酸碱度、温度、电介质影响等）改变时，溶胶发生凝聚作用，变成凝固的胶体，即凝胶化基质。

凝胶化基质是煤中最常见的显微组分，特点是它胶结着稳定组分、其他植物组织等形态分子，有时也胶结着同生矿物质（图版I ‒2，Ⅱ一9）。

凝胶化基质有两种：一种是均一状凝胶化基质，在高倍镜下也相当均一，透光色均匀而透明。

另一种是结构凝胶化基质，高倍镜下可以看出是由大小不同、形状各异、颜色略有深浅的团块、斑点集合而成。

当基质中散布着大量粘土质微粒时，透光色变暗。

6．凝胶化浑圆体具有清晰的轮廓，如圆形、椭圆形及纺锤形的凝胶化物质（图版Ⅱ一11）。

一般结构均匀致密，甚至在正交偏光下也呈现均匀消光现象。

7．凝胶化菌类高等植物内部有时寄生着真菌等菌类，湖沼中也有真菌等繁殖，有些煤中保存了菌类的繁殖器官——菌核。

菌核是由菌丝紧密交结而成。

菌核近圆形或椭圆形，具网孔状结构。

网孔大小不一，数量不等，边缘平整或具瘤状突起。

除菌核外，煤中还有椭圆环状的菌孢子，如单胞孢、双胞孢和多胞孢。

有时煤中还保存着花环状菌根，它是由与高等植物根部组织共生的真菌形成的。

菌核等真菌遗体在成煤过程中或者以凝胶化方式保存下来，称为凝胶化菌类，或者以丝炭化方式保存下来，称为丝炭化菌类。

辽宁抚顺、吉林珲春及云南等地第三纪煤中常见菌类遗体。

近代泥炭沉积研究表明，某些植物群落，如莎草科及禾本科植物易受黑粉菌、锈菌等侵袭，因此由芦苇变成的泥炭及褐煤中常有大量菌类遗体。

在气候较干燥的条件下，某些苔属泥炭和被子植物的木本泥炭中菌类亦较富集。

8．凝胶化碎屑特征与无结构镜煤相似，但小于30微米，形态极不规则，无细胞结构。

凝胶化组分具有粘结性，挥发分和氢含量都比较高。

（二）丝炭化组分丝炭化组分也是煤中最常见的显微组分，它是由木质纤维组织经丝炭化作用形成。

透射光下黑色不透明，反光下突起高，呈白色，油浸反光色为白色到亮黄白色。

我国大多数煤田煤中丝炭化组分含量在10～20%左右。

1．丝炭丝炭保存着明显的细胞结构，和木煤相应，易识别。

一般丝炭的胞腔宽大而胞壁较薄，胞腔形状有长方形、圆形和扁圆形等(图版I— 4，Ⅱ一3，Ⅱ—4)，有时可见到年轮。

丝炭细胞壁有厚、薄两种，薄壁丝炭受挤压易破碎成次生的星状、弧状结构，有时呈褶曲状。

丝炭细胞腔常被黄铁矿、粘土矿物等充填。

2．木质镜煤丝炭具有与木质镜煤相应的细胞结构，特征是胞壁强烈膨胀，胞腔缩小，排列不规则，有时只保存个别胞腔(图版I ‒5)。

多呈透镜状，较常见。

3．镜煤丝炭具有镜煤结构的植物组织受到丝炭化作用形成的。

看不出细胞结构，常呈透镜状或条带状出现，偶而可见垂直裂纹。

镜煤丝炭较少见（图版Ⅱ—17）。

4．丝炭化基质透射光下，黑色不透明，反光下呈白色、微突起。

在油浸反光的高倍镜下，多呈团块状、棉絮状、不规则条带状出现，夹杂着孢子等形态分子和矿物质。

5．丝炭化浑圆体（图版Ⅱ—18）6．丝炭化菌类（图版Ⅱ‒25,Ⅱ‒26）氧化树脂体：多呈浑圆状，并具有大小相似的圆形小孔或带有方向不一的氧化裂缝（图版Ⅱ‒27），在石炭纪和二迭纪煤中较多。

7．丝炭化碎屑小于30微米的无细胞结构的丝炭化物质碎屑，形态极不规则。

8．微粒体在反光油浸下呈白色，是极其细小的颗粒，大小近于1微米，往往充填在细胞腔中，也常与粘土矿物混杂在一起。

M．Th．马科夫斯基(Mackowsky，1973)在扫描电子显微镜下对浸蚀光片的研究表明，微粒体可以由细胞壁分解而形成，也可以由惰性组碎屑组成，它也可能是细胞分泌物所组成(图版，Ⅱ‒29)。

丝炭化组分没有粘结性，挥发分和氢含量低，碳含量高。

（三）稳定组分稳定组分是成煤植物中化学稳定性强的组成部分，包括树脂、孢子、花粉、角质膜、木栓层等。

透光下透明，呈黄色，轮廓清楚，外形特殊。

反光下呈深灰色，大多具突起，油浸反光下呈灰黑色——黑灰色。

1．木栓层木栓层是组成树皮的一部分。

木栓层由多层扁平的长方形木栓细胞组成，排列规则，纵切面上呈迭瓦状结构（图版I‒9，I‒24，Ⅱ‒19），在弦切面上呈不规则的鳞片状结构，色调不均匀。

有时木栓层受凝胶化作用影响膨化而使原有的细胞结构模糊。

木栓层常以轮廓清楚的宽条状或碎片状出现。

我国南方晚二迭世煤中木栓层分布普遍，江西乐平、浙江长广煤中木栓层高度富集，形成典型的树皮残植煤。

2．角质膜角质膜存在于植物的叶、枝、芽的最外层，是由角质物质组成。

显微镜下呈厚度不等的细长的条带出现，外缘平滑，而内缘呈锯齿状。

角质膜多呈断片平行层理分布，有时细长的角质膜保存在叶肉组织的周围。

根据角质膜的形状、锯齿状内缘及尖角状折曲，一般易与大孢子相区别（图版I ‒8，Ⅱ‒5）。

图2‒5压扁的大孢子切开后的示意图(据E.施塔赫，Stach，1935)1‒切面穿过两个射痕；2‒切面穿过一个射痕3．孢子和花粉孢子是孢子植物的繁殖器官。

孢子细胞内部是原生质，孢子壁是由内壁、外壁和周壁所构成。

内壁主要由纤维素组成，在成煤过程中与孢子细胞内部的原生质一起被破坏。

周壁也不易保存。

而外壁是由孢粉质组成, 致密且更易保存，所以煤中所见的孢子主要是孢子的外壁。

孢子发育于孢子囊中，是由孢子母细胞经过两次分裂产生四分体，分离后便形成四个孢子。

一般孢子囊不稳定，在成煤中不易保存，常见的是单个孢子及其断片。

各门类孢子植物的孢子的大小、外形不同。

异孢植物一般雌性孢子个体较大，称为大孢子，雄性孢子个体小，称为小孢子。

同孢植物有的孢子大小、外形彼此相似，且无雌雄之分。

大孢子直径一般由0.1～3毫米，有时达5～10毫米。

鳞木的大孢子个体很大，如石松孢(Lycospora)直径由0.3～3毫米。

在煤片中大孢子呈被压扁的扁平体（图2‒5），纵切面呈封闭的长环状，折曲处呈钝圆形。

透光下，大孢子壁可显示粒状结构，有时大孢子外壁尚能区分出“外壁外层”和“外壁内层”两层。

大孢子外缘多半光滑，有时表面具有瘤状、棒状、刺状等各种纹饰(图版I‒7，Ⅱ‒6)。

个别情况下，可见到三个或四个大孢子在一起，称为三孢体或四孢体。

小孢子一般小于0.1毫米，多呈扁环状、细短的线条状或蠕虫状，沿层理分布（图版Ⅱ‒20），有时堆积在一起，称为小孢子堆。

花粉是种子植物的繁殖器官，形态与小孢子很相似，在煤片中难以区别。

在做孢粉分析时可见小孢子表面常有三射线裂缝痕，而花粉没有。

古生代是孢子植物繁盛时期，封印木以及芦木、鳞木、楔叶木都是产生大孢子的异孢植物，所以在我国晚古生代煤中一般都有大孢子，如新汶、淮南及贾汪等煤田孢子都较多。

在中生代、新生代的煤中常可见苏铁目植物及针叶植物的花粉，可用于煤系地层的对比。

4．树脂（树脂体）：形状颇多，常呈椭圆形、纺锤形，轮廓清楚，没有结构(图版I ‒10，Ⅱ‒21)。

在一些大块的凝胶化木质部组织的胞腔中常有树脂充填。

树脂的显微特征是：透光色较浅，多呈柠檬黄色；在反光下一般呈低突起或无突起，表面均匀，较易识别。

裸子植物（如针叶类）含的树脂特别多，例如我国抚顺煤田树脂体特别丰富，石化后称为琥珀，是有名的工艺美术原料。

稳定组分具有挥发分高、氢含量高的特点，大多数稳定组分具有粘结性。

（四）藻类及腐泥基质腐泥煤是由藻类及其分解产物腐泥基质所组成。