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1、第三章 煤的岩相组成 Coal petrographic constituents,主要内容： （1）煤岩组成的研究方法 （2）有机显微组分及其成因,1、什么是煤岩学 Coal petrology / petrography？ 用岩石学的观点和方法研究煤的组成和性质。 2、煤岩学研究方法 （1）宏观方法macroscopical method用肉眼或放大镜观察煤，根据其颜色、条痕色、光泽、裂隙和断口等，识别煤岩类型、判断煤的性质。,第一节 概述,2、煤岩学研究方法 （2） 微观方法microscopical method 用显微镜研究煤 ：透射光、反射光 透射光下transmission li
2、ght：薄片 22 cm，厚 0.02 mm。 根据颜色、形态和结构识别显微煤岩组分、判断煤的性质；,第一节 概述,微观方法用显微镜研究煤 反射光下reflection light / reflected light ：光片直径 2 cm，厚1.5-2 cm 圆柱体。在普通反射光或油浸物镜下，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。 光片分为煤光片和粉光片（砖光片） 。,第二节 煤的显微组分,煤的显微组分(macerals, micropetrological constituents)，是指煤在显微镜下能能够区别和辨识的基本组成成分。分为： 有机显微组分：在显微镜
3、下能观察到的煤中成煤原始植物组织转变而成的显微组分。 无机显微组分：在显微镜下能观察到的无机矿物质。,1、煤的有机显微组分,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、煤的有机显微组分,腐植煤的有机显微组分包括：镜质组 、惰质组和壳质组 。在显微镜下的特征是： (1)镜质组：透射光下呈透明到半透明，呈黄色或橙红色，较均一，不含或少含矿物质，见垂直裂纹。普通反射光下呈灰色，油浸反射光下呈深灰色，无突起。,1、煤的有机显微组分,腐植煤的有机显微组分包括：镜质组 、惰质组和壳质组 。在显微镜下的特征是： (2)惰质组：透射光下呈黑色
4、，不透明。反射光下突起高，呈白色，油浸反射光时呈亮白色。,1、煤的有机显微组分,腐植煤的有机显微组分包括：镜质组 、惰质组和壳质组 。在显微镜下的特征是： (3)壳质组：透射光下透明到半透明，呈黄色或橙红色，轮廓清晰，外形特殊。普通反射光下大多有突起，呈深灰色，油浸反射光下灰黑色或黑灰色。,1.1 镜质组（又称凝胶化组分）的形成,通过凝胶化作用gelation形成。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。主要发生两方面的变化： （1）一方面是植物组织在微生物作用下，发生： 分解 、水解、化合形成新的化合物并破坏植物组织器官的细胞结构；,1.1 镜质组（又称凝胶化组分
5、）的形成,（2）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。 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5080，甚至90。,1.2、惰质组（inertinite又称丝质组）的成因,惰质组是通过丝炭化作用或火焚作用形成。 (1)丝炭化作用fusinization：成煤植物的组织在积水较少、湿度不足的条件下，木质纤维组织经过: 脱水作用和缓慢的氧化作用后，又转入缺氧的环境，进一步经煤化作用后转化为惰质组分。 丝炭化作用也可以作用于已经受不同程度凝胶化作用的组分上，但经丝炭化作用后的组分不
6、能再发生凝胶化作用成为凝胶化组分。,1.2、惰质组（ 又称丝质组）的成因,(2)火焚作用burning：有的丝炭化组分是由于古代沼泽森林火灾后，由烧焦的炭化组织转化而来的，称为火焚丝质体。在显微镜下观察，该类丝炭化组分细胞结构完整清晰，且由于没有经受凝胶化作用，细胞壁没有发生吸水膨胀，因此，胞壁薄。煤中含量在1020，对煤的性质有重要影响。,1.3、壳质组（又称稳定组）的成因,壳质组又称稳定组，是由成煤植物中化学稳定性强的组织器官转化而来的。在泥炭化作用阶段，因化学稳定性强，没有遭受生物化学作用的破坏而保存在煤中，经煤化作用后转化为壳质组。,1.3、壳质组（ 又称稳定组）的成因,煤中常见的壳质
7、组分有： 孢子体；花粉体； 树脂体；角质体；木栓体等 壳质组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。,2、 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，伊利石，水云母， 硫化物类矿物sulfide minerals ：黄铁矿，白铁矿， 碳酸盐类矿物carbonate minerals ：方解石，菱铁矿， 氧化物类矿物oxide minerals ：石英， 硫酸盐类矿物sulphate minerals ：石膏，,第三节 显
8、微煤岩组分的反射率Reflectace,在反射光下，显微组分表面的反射光强度和入射光强度之比称为反射率。反射率可以在空气中即干物镜下测定，以R(%)表示；也可以在油浸物镜下测定，以Ro(%)表示。从长焰煤到无烟煤，Ro增加十几倍，而R只增加两三倍。在与煤层层面成任意交角的切面上最大反射率不变，而最小反射率则随交角不同而变化。在三种有机显微组分中，随煤化程度的变化，只有镜质组呈现较为均匀的变化，因此，一般将油浸物镜下测定的镜质组最大反射率Romax作为分析比较的指标。,第三节 显微煤岩组分的反射率Reflectace,煤的反射率是煤岩学定量研究煤性质的重要指标，特别是在反映煤的变质程度、预测煤的
9、粘结性，用于煤炭分类、指导煤炭加工利用等方面，具有十分重要的实用价值。,第四节 煤的岩石类型Coal Lithotypes,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vitrain 、亮煤clarain 、暗煤durain和丝炭fusain 。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。,1、 腐植煤的煤岩类型,1.1 镜煤vitrain 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12cm，有时呈线理状夹在亮煤或暗煤中。镜煤的显微组成单一，主要是植物的木质纤
10、维组织经凝胶化作用形成的镜质组。 性质：V、H高，粘结性强，矿物质含量少,1.2 丝炭fusain,丝炭外观象木炭，颜色灰黑，具有明显的纤维状结构和丝绢光泽。丝炭疏松多孔，性脆易碎，碎后成为纤维状或粉末状，能染指。在煤层中丝炭的数量一般不多，常呈扁平透镜体，大多厚12mm至几mm，有时也能形成不连续的薄层。在显微镜下观察，丝炭的显微组成也是单一的，是简单的煤岩成分，主要是植物经受火灾后的木炭转化而来的惰质组构成。 性质：致密坚硬、比重大，H低、C高，V低，无粘结性，可选性差，孔隙大。,1.3 亮煤clarain,颜色深黑，光泽较强，仅次于镜煤，性较脆，内生裂隙发育。亮煤的均一程度不如镜煤，表面
11、隐约可见微细纹理，内生裂隙发育程度不及镜煤。在显微镜下观察，亮煤组成比较复杂，它以镜质组为主，并含有不同数量的惰质组、壳质组和矿物质。亮煤是最常见的宏观煤岩成分，不少煤层是以亮煤为主组成的，有的整个煤层都是亮煤组成的。 性质：亮煤的性质接近镜煤，但由于惰质组和矿物质的存在，质量比镜煤差。,1.4 暗煤durain,光泽暗淡，一般呈灰黑色，致密，比重大，内生裂隙不发育，坚硬而具韧性，断面粗糙。暗煤也是煤层中常见的宏观煤岩成分，在煤层中，可以由暗煤为主形成较厚的分层，甚至单独成层。在显微镜下观察，暗煤组成复杂，一般镜质组较少，矿物质含量较高。 性质：取决于各组分的含量，如富含壳质组分，V、H高，粘
12、结性强；富含惰质组分，矿物含量高，密度大，V低、弱粘结。,腐植煤的岩石类型与显微组分之间的关系,3 煤岩学的应用,（1）煤的成因研究 在显微镜下观察煤的薄片,可以确定成煤植物的种类， 根据煤中保存的植物遗体(表皮,孢子,花粉)，确定成煤植物的种属。 （2）煤的可选性研究 煤中矿物质的种类、粒度、数量及其分布特征对煤的可选性影响极大。通过研究显微组分(包括无机显微组分)的组成与其可选性关系的研究，可以预测煤的可选性，选择合理的破碎粒度、选煤工艺和流程。,3 煤岩学的应用,（3）评价煤质、指导煤炭加工利用 在煤质评价和指导煤炭加工利用时，经常出现一些仅用化学分析的方法所不能解释的现象，而需应用煤岩学的方法才能解决。,结构镜质体 徐州夏桥 太原组16煤层 透射光 95,无结构镜质体均质镜质体 徐州张小楼 下石盒子组1煤层 透射光 135 ,无结构镜质体均质镜质体 湖南涟邵恩口 龙潭组2煤层 油浸反射光 270 ,惰质组，丝质体微丝煤 山西朔县杨涧 山西组4煤层 透射光55 ,惰质组丝质体，“星状”结构 贵州盘县 龙潭组C12煤层 油浸反射光 270 ,壳质组孢子体 孢子囊 徐州张小楼 山西组7煤层 反射荧光 蓝光激发 135 ,壳质组角质体，渗出沥青体 徐州张小楼 山西组7煤层 反射荧光 蓝光激发 230 ,
