[解析]煤岩学

[解析]煤岩学
1.
显微组分特征及其成因。

(很大，注意组分差别)答:在光学显微镜下能够识别出来的组成煤的基本成分，成为显微组分。

由植物遗体变化而成的为有机显微组分，而矿物杂质则成为无机显微组分。

(一)煤的有机显微组分
煤的有机显微组分可划分为三大组:镜质组、壳质组和惰性组。

1、镜质组
镜质组是由植物的根茎叶在覆水的还原条件下，经过凝胶化作用而形成。

低中煤阶段时，镜质组在透射光下具橙红、褐红色、，反射光下呈灰至浅灰色。

氧含量较高，氢含量中等，碳含量较低，挥发分产率较高，具最好的粘结性，是炼焦的最主要成分。

分为三种显微组分:结构镜质体、无结构镜质体和碎屑镜质体。

(1)结构镜质体保存有植物的细胞结构，在煤中往往呈透镜状产出。

根据细胞结构保存的完好程度，又可以分为结构镜质体1(细胞结构保存完好，胞腔排列整齐，胞壁不膨胀或稍有膨胀)和结构镜质体2(胞壁膨胀，胞腔变小，胞腔大小不一，排列不整齐。

胞腔闭合后常显示线条状结构，常有角质体镶边，有时显示团块状结构)。

(2)无结构镜质体显微镜下观察不到细胞结构，电子显微镜下可见粒状结构。

据产状，形态和成因的不同，又分为四个亚组分:1)均质镜质体植物木质纤维组织经凝胶化作用变成均一状的凝胶。

呈透镜状或条带状。

轮廓清楚，成分均一，不含任何其他杂质。

发育垂直裂隙。

2)胶质镜质体常充填在植物组织的细胞腔或其他孔隙中，无确定形态，不含杂质。

3)基质镜质体常由富纤维植物转化，无固定形态，充当其他显微组分和矿物质的胶结物。

4)团块镜质体呈圆形或椭圆形单体或群体分布，边界清晰，内部均一。

(3)碎屑镜质体粒度小于10微米的镜质组分碎屑，多呈粒状或不规则状，多余碎屑惰质体等混合堆积。

不易区别。

2.惰性组
又称丝质组，常见显微组分组。

由植物的根茎叶等组织在比较干燥的氧化条件下，经过丝炭化作用后在泥炭沼泽中沉积下来所形成;也可以由泥炭表面经炭化、氧化、腐败作用和真菌的腐蚀所造成。

还可以由镜质组和壳质组经煤化作用形成。

在透射光下为黑色不透明，反射光下为亮白色至黄白色;碳含量最高，氢含量最低，氧含量中等;比重为1.5，腐蚀硬度和显微硬度高，突起高，挥发分低，没有任何粘结性。

芳构化程度高，反射率高。

包括丝质体，半丝质体，粗粒体，菌类体，碎屑惰性体和微粒体。

(1)丝质体植物细胞结构保存完好，有时可见清晰的原
始细胞壁胞间间隙，管胞纹孔。

1)火焚丝质体，基本显示焚前植物的原结构，有时胞壁略有膨胀，有时可见生产年轮，被挤压破碎后则形成星状或弧状结构。

2)氧化丝质体，细胞结构保存差，细胞壁较厚或细胞排列不规则，油浸反射光下突起低于火焚丝质体。

3)原生丝质体，起源于富黑色素的植物物质，黑色素沉积在植物的细胞膜中。

黑色素碳含量高，氢含量低，性质稳定。

4)煤化丝质体，起源于被沥青物质(如树脂)所浸透的细胞壁。

在早起煤化作用期间，沥青物质成为液态或气态产物逸出后生成丝质体。

有时岩浆侵入也可生成.
(2)半丝质体指丝质体和结构镜质体之间的中间阶段。

为半木炭化的植物组织，细胞结构保存较差，细胞壁膨胀或强烈膨胀。

在油浸反射光下，与丝质体相比颜色偏灰，突起稍低。

(3)粗粒体无定形、无结构、高反射率的非颗粒状基质，也包括大小不等的颗粒。

粒径大于30微米的块体。

可与孢子体共生，不予树脂体共生。

(4)菌类体真菌遗体或高等植物的分泌物所形成的，外形浑圆，突起明显，反射率很高。

有缝 (5)碎屑惰性体是丝质体、半丝质体、粗粒体和菌类体的碎片或者残体。

通常小于30微米，棱角状或不规则状。

(6)微粒体腐殖煤中的微粒体常充填于结构镜质体胞腔，
腐泥煤中丰富，常分布于沥青质体或矿物沥青质。

常与孢子体紧密共生。

3.壳质组
又称稳定组，类脂组。

是由比较富氢的植物物质，如孢粉质、角质、木栓质、树脂、蜡、香胶、胶乳、脂肪和油组成，此外，蛋白质、纤维素和其他碳水化合物的分解产物也可参与壳质组的形成。

含有大量的脂肪族成分。

一般为黄色，反射光下多数为深灰色，灰色，具突起或不突起。

氢含量高，加热时能产生大量的焦油和气体，粘结性较差或没有。

在低煤级煤中比较常见。

1、孢子体煤中的孢子体是孢子的外细胞壁，其内壁在成煤过程中和胞腔内的原生质一起被破坏。

有大孢子体和小孢子体之分。

大孢子在垂直层理切面上呈扁平体，为封闭的长环状，外缘光滑。

小孢子呈扁环状，线条状或蠕虫状。

低煤阶时，用荧光能很好区别腐植组和孢子体。

2、角质体成煤物质的叶片、嫩枝、细茎外部保护层。

有薄壁和厚壁两种，在垂直层理切面上，呈细长条带状，外缘光滑，内缘有锯齿，且末端折曲处有尖角。

有褶皱。

3、树脂体成煤植物的树脂、蜡质或脂类物质。

呈大小不等的圆形，椭圆形及不规则形态，零星分布在煤中或充填与植物组织细胞腔。

细胞腔发荧光，细胞发黄光，细胞壁发红光。

常见渗出沥青质体与树脂体相连，母体与馏出物的荧光强度和颜色相同或有差别，有时树脂体中有微粒体残留。

4、木栓体木栓层的栓质细胞壁，主要有植物茎的周皮组织中的木栓质转变而来。

细胞腔有时中空，有时充填团块镜质体，常显示叠砖状或叠瓦状构造。

胞腔和薄壁颜色不同。

5、藻类体腐泥煤或腐植腐泥煤中的藻类遗体。

主要是皮拉藻和轮奇藻。

反射力最弱而荧光性最强。

6、碎屑壳质体是孢子角质层树脂体木栓层或藻类的碎片或分解残体组成，在高倍荧光镜下可区分其与粘土矿物。

7、沥青体由藻类浮游生物细菌等类脂质分解产物。

有时显示内反射现象。

与基质镜质体不共生。

8、渗出沥青体产状特殊，充填在煤的裂隙层面细胞空腔或其他孔隙中，呈脉状穿插，或切割层理。

9、荧光体植物分泌的油脂等转化形成的具强荧光的物质，常呈单体或成群的粒状，油滴状，小透镜状。

10、叶绿素体圆形颗粒，紫外光照射时，呈亮红色荧光，透射光下呈浅绿色。

褐煤以下有二、煤的无机显微成分
(一)煤中矿物质的来源
1、原生矿物
2、同生矿物
3、后生矿物
(二)煤中矿物质的种类
1、粘土矿物
2、碳酸盐矿物
3、硫化物
4、氧化物和氢氧化物
5、盐类
6、重矿物和痕量元素
5.显微煤岩类型如何鉴定及其研究意义。

5%，两个规则
答:显微镜下观察到的显微煤岩组分的典型组合，称为显微煤岩类型。

ICCP对煤的显微类型的鉴定做出了两条规定:显微煤岩类型条带的最小厚度为50微米，或最小面积为50微米*50微米，才能作为显微煤岩类型记录下来;单组份或双组份的
显微煤岩类型含有的次要组分必须小于5%。

单组份显微煤岩类型包括微镜煤，微稳定煤和微惰煤，双组份煤包括微亮煤，微镜惰煤和微暗煤，还有微三组分混合煤。

方法要点:在反光显微镜目镜中放入二十点网格片，在油浸物镜下观察粉煤光片(或块煤光片)。

根据各种显微组分和矿物在网格交叉点下的数量来鉴定显微煤岩类型、显微矿化类型和显微矿质类型，用数点法统计每种类型的体积百分数。

具体:进行显微煤岩类型鉴定时，在反射光下进行，适用25-60的倍的油浸物镜和8-12倍的目镜，目镜应可插入网格微尺。

在纵横坐标方向上最远交叉点的距离各为50微米，共20个交叉点，出现在一个交叉点下的组分则代表占5%的面积。

网格微尺代表的距离与物镜和目镜的放大倍数有关，不同放大倍数的物镜或目镜，要使用不同的网格微尺。

定量统计时，首先要决定颗粒是属于显微煤岩类型、微矿质煤、还是矿物体，这就要看落在该颗粒上的交叉点数来决定。

如果落在一个颗粒上的交叉点数为10或10以上，这样的点可以惊醒分析和统计，成为有效点;如果交叉点数少于10，则称为无效点。

无效点数不能超过无效和有效点数总和的10%。

如果是有效点，则要估计落在矿物上的交叉点数。

若矿物与交叉点数不超过表1规定的点数，则该测点定位显微煤岩类型。

显微煤岩类型的确定，仅考虑出现在交叉点上的显微组分，不考虑矿物。

显微煤岩类型的划分如表2所示。

显微煤岩定量的有效点数至少500个。

以有效点总数求出每种显微煤岩类型、微矿质煤和矿物体的有效点数的百分比。

研究意义:显微煤岩类型是显微煤岩组分的天然组合，他反映了煤的各种可见类型的特征。

每一种显微煤岩类型都有自己的组成特点和化学工艺性质，并反映了一定的沉积环境(煤相)。

显微煤岩定量是确定煤的化学工艺性质和工业利用方向的重要依据，还可用于煤层对比，研究煤的形成环境，以及研究煤的可选性。

如显微煤岩类型可拥有指导炼焦配煤。

6.镜质体反射率如何测定及其研究意义。

答:煤的镜质体反射率是指由粉煤磨制成的煤光片，在显微镜油浸物镜下，镜质体抛光面的反射光(λ=546nm)强度对垂直入射光强度之百分比。

测定时，是根据CCD所接收的反射光强与其光电信号成正比的原理，在显微镜下一定强度的人射光中，对比镜质组和已知反射率的标准片的光电信号值而确定的。

整个过程中，要定时用已知反射率的标准片校对参数，以提高结果的准确性。

煤岩样品的制备:把破碎到规定粒度、有代表性的煤样，按一定配比与粘结剂混合，冷凝或加温压制成煤砖。

然后
将一个端面研磨、抛光成合格的光面。

经检验合格的光片放置在干燥器内，或放空气中干燥 12 小时，或放冰箱中，在 40 度左右的温度下放置 4~5 小时。

即只有经过充分的干燥，方可测量数据。

镜质组反射率测定是将一定量的煤样以煤粒作为研究对象，测量单个煤粒中镜质体的反射率，将测量结果统计起来生成反射率分布直方图。

镜质体最大反射率是在偏光下测得，由光、电信号转变为数值信号输出，就是该“点”的数值。

对每一煤光片，不重复、均匀选择多点测试，形成分布直方图。

4.5 油浸中最大反射率测定方法测定对象:在烟煤和无烟煤中选择无结构镜质体(collinite)中的均质镜质体(telocollinite)和基质镜质体(desmocollinite);在褐煤中选择均匀凝胶体(levigelinite)或充分分解腐木质体(eu-ulminite)作为反射率测定对象。

测定步骤:
移出检偏器，放人起偏器，再将整平后的试样滴上浸油，置于物镜下; 准焦。

从试样的一角开始，用机械推动尺移动试样，根据试样中测定对象的多少来确定点距、行距，以保证所有测点均匀布满全片，一般点距为0.5-1.0mm，行距为11.0-2.0mm。

当十字丝落到测定对象上时，在测量范围内(直径一般l0μm)无抛光缺陷、无矿物等包体，又不受突起影响、不受高反射率矿物1飞扰时方可测取该点的数值。

测点选定之后，使反射光投到CCD上，缓慢转动物台360度，应出现两次相同的最大值，此即为最大反射率。

若这两次最大值有明显差别，应找出原因(如油有气泡、试样倾斜)。

在一个试样测定过程中，如果发现读数明显增大或减少，应停止测定，查明原因。

每个试样测完之后，用最接近试样反射率的标准片检查测量系统的稳定性，若与理论值之差大于0.02，则该试样的测值无效。

4.6 油浸中随机反射率的测定方法
取出起偏器和检偏器，使人射光为自然光(经反射器后变为部分偏振光)，按4.5的规定选好测点，不必转动物台，直接测定每个点的反射率值。

按单个测值计算最大反射率或随机反射率的平均值和标准差。

研究意义:测定煤的反射率是确定煤化程度的最重要的方法，而且在研究煤的区域变质规律，煤炭分类，焦化工业，煤的加工利用，以及石油地质勘探中研究有机物的成熟度和地热变化规律等方面，都起着重要的作用。

镜质组的反射率是确定煤化程度的最重要的指标;镜质体反射率是目前世界公认的最好的成熟度指标之一;煤的镜质体反射率分布图是鉴别单煤与混煤的唯一方法;在煤的变质程度相同时，煤的镜质体反射率可以评价煤的结焦性能;可根据镜质体反射率分布图上各峰的面积确定出其大致混煤比例，优化配煤方案;用煤反射率分布图可以有效指导煤场来煤的合理堆放。

7.结合研究方向，试述煤岩学应用及其研究进展。

(构造煤)交综合楼521
答:煤岩学的应用:煤岩分析资料为煤相分析、煤层对比、评价煤质、构造分析、鉴别氧化作用、确定煤化程度、恢复煤化作用历史、油气的预测等方面，都提供了重要依据。

1.鉴别煤相、重塑煤层沉积史煤相可以按一系列的标志来进行鉴定，(1)煤的显微组分组成和显微煤岩类型组合，他们反映了成煤植物群落、成煤气候及泥炭聚积环境;(2)煤的化学和地球化学特征;(3)煤的结构和构造;
2.用煤岩特征进行煤层对比
3.利用煤级判断地层、构造和侵入体等地质问题
4.运用煤岩学的方法，可半定量地确定干根的类型及其丰度，快速准确第确定其成熟度，为评价油源岩的生油能力和性质提供重要的资料。