第二章沉積有機(jī)質(zhì)的物質(zhì)組成1

第一節(jié)煤的物質(zhì)組成第二節(jié)石油、天然氣、油頁(yè)巖的物質(zhì)組成第二章沉積有機(jī)質(zhì)的物質(zhì)組成一、煤的巖石組成二、煤的化學(xué)組成第一節(jié)

煤的物質(zhì)組成

（一）概述

思考題：研究煤的巖石組成有哪些方法？一、煤的巖石組成宏觀方法宏觀煤巖成分，宏觀煤巖類型

煤的物理性質(zhì)（顏色、光澤、硬度、密度等）

微觀方法薄片：顯微組分、顏色、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、熒光性

光片：顯微組分、顏色、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、反射率超微結(jié)構(gòu)電子顯微鏡、氣相色譜、激光光譜、光電子能譜核磁共振、電子順磁共振，紅外光譜、X衍射煤薄片煤磚光片粉煤光片UMPS50型顯微光度計(jì)（二）煤的顯微組成1、顯微組分的定義

光學(xué)顯微鏡下能夠識(shí)別出來的組成煤的基本單位。

鏡質(zhì)組Vitrinite

有機(jī)顯微組分

惰質(zhì)組Inertinite

殼質(zhì)組Exinite

無機(jī)顯微組分

礦物質(zhì)2、鏡質(zhì)組

煤中含量在50~80%以上，強(qiáng)覆水、還原條件下經(jīng)生物化學(xué)和地球化學(xué)凝膠化作用而形成。①透射光下：橙紅色、褐紅色②反射光下：灰色、淺灰色，具有弱的熒光性③性脆，裂隙和微孔隙發(fā)育④O較高，Ｈ、揮發(fā)分中等，Ｃ較低，粘結(jié)、結(jié)焦性好⑤加氫液化時(shí)轉(zhuǎn)化率較高⑥煤化過程生成少量油，較多甲烷氣⑦在煤層中呈透鏡狀產(chǎn)生結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體按細(xì)胞保存程度和形態(tài)特征劃分無結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體碎屑鏡質(zhì)體（1）結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體保存有植物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，胞壁、胞腔清晰可辨。①結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體１

胞腔呈圓形，橢圓形，方形，紡錘形胞腔排列整齊，胞壁不膨脹或稍有膨脹。

②結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體２胞壁膨脹，胞腔壓扁呈短線狀，胞腔變小，大小不一，排列不規(guī)則141231、2—結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體1；3、4—結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體2（2）無結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體顯微鏡下觀察不到植物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。①均質(zhì)鏡質(zhì)體：透鏡狀或條帶狀產(chǎn)出，輪廓清楚，成分均一，不含雜質(zhì)。

②基質(zhì)鏡質(zhì)體：基質(zhì)狀，無固定形態(tài)，成分非均一，可包裹其它組分，礦物質(zhì)含量較多。

③膠質(zhì)鏡質(zhì)體：充填植物胞腔中，或其它空腔中沉淀成凝膠，成分均一

④團(tuán)塊鏡質(zhì)體：呈圓形或橢圓形，常呈個(gè)體或群體出現(xiàn)，團(tuán)塊狀，輪廓清晰，成分均一。12341—均質(zhì)鏡質(zhì)體；2—基質(zhì)鏡質(zhì)體；3—膠質(zhì)鏡質(zhì)體；4—團(tuán)塊鏡質(zhì)體（3）鏡屑體粒度小于10um，比較少見，泥炭階段分解的植物或腐植泥炭的碎屑，與基質(zhì)鏡質(zhì)體在一起時(shí)不易區(qū)分，與殼質(zhì)組或惰質(zhì)組在一起時(shí)，易于辨認(rèn)。3、殼質(zhì)組（類脂組、穩(wěn)定組）①透射光：黃色，少數(shù)為綠黃色，紅橙色②反射光：深灰色，灰色、有突起，發(fā)黃色的熒光③腐泥煤、殘植煤、油頁(yè)巖中富集，密度低，重液易分離④Ｈ、Q、揮發(fā)分最高液化煉焦生油⑤類型：孢子體角質(zhì)體藻類體熒光體木栓體樹脂體瀝青質(zhì)體滲透瀝青質(zhì)殼屑體⑴孢子體

孢子體是孢子植物的繁殖器官，保存下來的是其外胞壁。

特征：閉合長(zhǎng)環(huán)狀，拐角圓滑，有時(shí)表面具有紋飾。異孢植物，有雌雄之分同孢植物，無雌雄之分。

雌：大孢子雄：小孢子

▲花粉：

種子植物的繁殖器官，大小約為0.05mm，與小孢子難以分別。

⑵角質(zhì)體

葉、葉柄、細(xì)莖、種子、果實(shí)上的一層透明薄膜，不具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

特征：細(xì)長(zhǎng)條狀，一邊平滑，一邊呈鋸齒狀，拐角尖銳

薄壁角質(zhì)體：厚5~20um厚壁角質(zhì)體：>50um取決于植物種類、植物組織、生長(zhǎng)環(huán)境⑶樹脂體

植物分泌的產(chǎn)物：樹脂、樹膠、膠乳、脂肪、蠟質(zhì)

特征：邊緣平滑，球形、卵形、紡錘形，充填于胞腔中，內(nèi)部均一，無細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

萜烯樹脂體：樹膠、樹脂、膠乳、香精油

化學(xué)成分：異戊二烯的縮聚類脂樹脂體

：脂肪、蠟質(zhì)，化學(xué)成分：脂肪酸、甘油醇

。⑷木栓質(zhì)體

樹皮中木栓組織轉(zhuǎn)變而來。

特征：數(shù)層至十幾層扁平的長(zhǎng)方形木栓細(xì)胞所形成，波浪狀排列緊密，縱切面呈疊瓦狀結(jié)構(gòu)，橫切面呈鱗片狀結(jié)構(gòu)，熒光呈現(xiàn)褐黃色或暗褐色，熒光色不均勻。木栓化細(xì)胞壁除纖維素和木質(zhì)素外，還含有25-50%木栓體。⑸藻類體

腐泥煤，腐植、腐泥煤，油頁(yè)巖中常見。①結(jié)構(gòu)藻類體

來源于群體藻類，厚壁單細(xì)胞藻類

特征：水平切面上呈圓形，垂直切面上呈透鏡狀，扇狀、紡錘狀，外形清晰，邊緣呈鋸齒狀，表面呈蜂窩狀或海綿狀、放射狀，紋層狀，云朵狀輪廓。②層狀藻類體

來源于單細(xì)胞藻／薄壁浮游藻類／底棲藻類群體

特征：水平切面呈扁平的小渾圓體，垂直切面呈細(xì)薄層狀，個(gè)體小，長(zhǎng)寬比大，不易辨認(rèn)。1231—藻類體（輪奇藻）；2—藻類體（皮拉藻）；3—藻類體⑹瀝青質(zhì)體

類脂物質(zhì)、藻類、浮游生物、細(xì)菌等的強(qiáng)降解產(chǎn)物。

特征：無固定形態(tài)，基質(zhì)狀，線理狀或細(xì)小透鏡狀產(chǎn)出。隨紫外線輻射時(shí)間加長(zhǎng)，熒光性增強(qiáng)。腐泥煤、油頁(yè)巖、油源巖的主要成分，也存在于富含殼質(zhì)組的腐殖煤中。⑺滲出瀝青體

在煤化過程中形成的次生煤巖組分：充填于孔隙／裂隙中

特征：母質(zhì)為殼質(zhì)組時(shí)，較強(qiáng)的熒光，為綠黃色、亮黃色；母質(zhì)為富氫鏡質(zhì)體時(shí)，較弱的熒光，呈褐黃，褐色。煤生烴，排烴的證據(jù)，煤成油的重質(zhì)烴類富集物。1231—瀝青質(zhì)體，孢粉體；2、3—滲出瀝青質(zhì)體⑻熒光質(zhì)體葉肉細(xì)胞中油或脂肪，果實(shí)中的油或脂肪，煤化過程中的油或脂肪。

特征：呈小透鏡狀或粒狀集合體充填于細(xì)胞腔內(nèi)或集合成10-50um寬的薄層。⑼殼屑體（碎屑?xì)べ|(zhì)體）特征：各種殼質(zhì)組分的碎屑體，不易與黏土礦物區(qū)分，但具有熒光性。

4、惰質(zhì)組在結(jié)焦過程中不軟化，呈惰性。成因：

①植物遺體在缺水多氧的環(huán)境中，氧化而成。②森林火災(zāi)，植物不完全燃燒C60③泥炭表層受真菌等微生物的腐解④強(qiáng)烈的煤化作用特征：

①透射光：不透明②反射光：亮白色，黃色或灰白色，無熒光，正突起③Ｃ高，Ｏ中等，Ｈ和揮發(fā)分低，熱解不具有粘結(jié)性④顯微組分：絲質(zhì)體／半絲質(zhì)體／粗粒體／微粒體菌類體／惰屑體

⑴絲質(zhì)體植物的根、莖、葉經(jīng)絲碳化作用而成，在煤層中呈薄層狀，透鏡狀。

顯微亞組分：火焚絲質(zhì)體／氧化絲質(zhì)體／原生絲質(zhì)體

①火焚絲質(zhì)體

不完全燃燒

特征：細(xì)胞結(jié)構(gòu)保存良好，細(xì)胞壁薄，胞間隙甚至植物的年輪都能見到，性脆，呈星狀、孤形等碎片。

②氧化絲質(zhì)體

特征：細(xì)胞結(jié)構(gòu)保存較好，細(xì)胞壁較厚，有時(shí)胞腔大小不一，排列不很整齊。

③原生絲質(zhì)體

特征：有些植物在生長(zhǎng)過程中，能將黑色素沉淀在細(xì)胞膜中。黑色素含量高，氫含量低，反射率高，透光色未深棕色或黑色。3456211、2—火焚絲質(zhì)體；3、5—氧化絲質(zhì)體；4—半絲質(zhì)體；6—絲質(zhì)體⑵半絲質(zhì)體

植物的根、頸、葉經(jīng)程度不深的絲炭化作用

絲炭作用，半透明，可見結(jié)構(gòu)。透射光：深棕色，黑棕色反射光：灰白色，灰色⑶粗粒體無定形、無結(jié)構(gòu)的凝膠狀惰質(zhì)組分，條帶狀、團(tuán)塊狀

成因：①泥炭強(qiáng)烈氧化和干燥作用②富脂類形成煤化絲質(zhì)體③火焚泥炭⑷微粒體

特征：<1um的圓形小顆粒，微粒狀、細(xì)分散，各向異性

成因：

①殼質(zhì)組、富氫鏡質(zhì)組排出液態(tài)瀝青后的殘?jiān)?；②泥炭階段氧化絲質(zhì)體、半絲質(zhì)體碎片。1—粗粒體；2—粗粒體；3—微粒體；4—微粒體1234⑸菌類體菌孢子：真菌的繁殖器官，形態(tài)多樣。

①真菌體菌絲：真菌的營(yíng)養(yǎng)器官，單細(xì)胞連接而成。菌核：由菌絲組成，形態(tài)、大小相差懸殊。

特征：出現(xiàn)于第三紀(jì)煤中，圓形橢圓形，具蜂窩狀結(jié)構(gòu)。②非真菌體（似菌類體）

特征：出現(xiàn)于晚古生代煤中，為絲炭化的樹脂體或團(tuán)塊狀鏡質(zhì)體，多呈園形、卵形或不規(guī)則狀，沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

▲

部分菌類體，透射光：棕色、黑棕色；反射光：灰白、灰白色，可歸入半鏡質(zhì)組、鏡質(zhì)組中。

12341—菌核體；2—菌核體和菌孢體；3—裂縫型似菌類體；4—泡沫型似菌類體⑹惰屑體碎屑惰質(zhì)體

特征：絲質(zhì)體，半絲質(zhì)體，菌類體碎片，1~10um，菱角狀，不規(guī)則狀外形，輪廓清晰。

成因：

①泥炭化階段形成，真菌，放射菌氧化

②森林火災(zāi)，搬運(yùn)沉積③擠壓破碎思考題：1.鏡質(zhì)組各具體顯微組分的成因聯(lián)系？2.微粒體的成因？3.聚集有機(jī)質(zhì)與分散有機(jī)質(zhì)中的顯微組分種類、數(shù)量有何區(qū)別？

5、煤中的礦物質(zhì)（1）來源

①原生礦物：生物體中帶來，Ca、K、Mg、Na、O、Si、S、P、Ｆe、Ｃl等化合物，Ｔi、Ｂ、Cu、Mo、Zn、Co、V等微量元素。②同生礦物：外源礦物——泥炭堆積時(shí)，搬運(yùn)而來。火山碎屑、粘土礦物、石英、長(zhǎng)石、巖屑等。內(nèi)源礦物——化學(xué)或生物化學(xué)成因。黃鐵礦、菱鐵礦、蛋白石、玉髓等。③后生礦物：埋藏演化中形成。地下水活動(dòng)、物理化學(xué)條件的變化形成：方解石、石膏、黃鐵礦、褐鐵礦、高嶺土、石英。巖漿熱液：石英、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦等。（2）種類

粘土礦物：高嶺石，蒙脫石、伊利石

碳酸鹽礦物：方解石、白云石、鐵白云石、菱鐵礦

硫化物：黃鐵礦、白鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦

氧化物、氫氧化物：石英、蛋白質(zhì)、玉髓、金紅石、赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦

鹽類：氯化物、芒硝、石膏、磷灰石

重礦物：鋯石、電氣石、石榴子石，金紅石、橄欖石等

微量元素：Ag、As、Ｂ、Ge、Ｇa、Ｖ、Ｔi、Sr、Ni、Mo反射光下煤中常見礦物的鑒定標(biāo)志礦物顏色突起表面特征均質(zhì)性其它標(biāo)志主要產(chǎn)狀石英深灰色高，有暗色環(huán)邊平整均質(zhì)乳白色，彩虹色棱角狀、半棱角狀碎屑為主粘土礦物暗灰色、土灰色不顯突起微粘狀，或平整微粒、團(tuán)塊、透鏡體、薄層或充填黃鐵礦淺黃白色高突，有暗色環(huán)邊平整或呈蜂窩狀均質(zhì)微晶、自形晶、莓粒、球粒、脈狀白鐵礦較黃鐵礦白低于黃鐵礦強(qiáng)非均質(zhì)黃綠~紫偏光放射狀、同心圓狀或包殼狀方解石灰色微突起平整光滑強(qiáng)非均質(zhì)淺灰~暗灰偏光粘狀自形或它形晶脈狀充填菱鐵礦灰色高平整強(qiáng)非均質(zhì)淡黃~紅褐色半自形~自形菱形集合體，結(jié)核狀5—高嶺石；6—分散狀粘土礦物；7—菱鐵礦；8—方解石脈（正交偏光）1—充填胞腔的粘土礦物；2—團(tuán)塊狀和細(xì)分散狀粘土礦物；3—結(jié)核狀菱鐵礦；4—后生脈狀方解石5—充填胞腔的黃鐵礦；6—結(jié)核狀黃鐵礦；7—團(tuán)塊狀黃鐵礦；8—石英（三）顯微煤巖組分分類方案

１、ICCP分類1957年提出，1974年被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織采用，1987年增補(bǔ)。

特征：側(cè)重于化學(xué)工藝性質(zhì)，分大類——顯微組分組以成因劃分類——顯微組分、顯微亞組分以具體的植物種類劃分種——顯微組分種2、中國(guó)分類（GB/T15588~1995）

不同三級(jí)：組、組分、亞組分四組：鏡質(zhì)組、半鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組、殼質(zhì)組相同總體分類原則：光性、工藝性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、產(chǎn)狀、成因顯微組分命名表3-1國(guó)際硬煤顯微組分分類

顯微組分組

顯微組分顯微亞組分顯微組分組種鏡質(zhì)組結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體1結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體2科達(dá)樹結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體

真菌結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體

木質(zhì)結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體

鱗木結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體

封印木結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體

無結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體均質(zhì)鏡質(zhì)體

膠質(zhì)鏡質(zhì)體

基質(zhì)鏡質(zhì)體

團(tuán)塊鏡質(zhì)體

鏡屑體惰質(zhì)組

半絲質(zhì)體

絲質(zhì)體火焚絲質(zhì)體氧化絲質(zhì)體

粗粒體菌類體真菌菌類體密絲組織體團(tuán)塊茵類體假團(tuán)塊茵類體

微粒體惰屑體續(xù)表3-1顯微組分組

顯微組分顯微亞組分顯微組分組種殼質(zhì)組孢子體薄壁孢子體

厚壁孢子體

小孢子體

大孢子體

角質(zhì)體樹脂體鏡質(zhì)樹脂體

木栓質(zhì)體藻類體結(jié)構(gòu)藻類體皮拉藻類體

輪奇藻類體

層狀藻類體

熒光體瀝青質(zhì)體滲出瀝青體碎屑?xì)べ|(zhì)體顯微組分組

顯微組分顯微亞組分半鏡質(zhì)組結(jié)構(gòu)半鏡質(zhì)體無結(jié)構(gòu)半鏡質(zhì)體均質(zhì)半鏡質(zhì)體

基質(zhì)半鏡質(zhì)體

團(tuán)塊半鏡質(zhì)體

碎屑半鏡體惰質(zhì)組

粗粒體粗粒體1粗粒體2菌類體菌類體1菌類體2殼質(zhì)組樹皮體表2-2中國(guó)煙煤顯微組分分類與國(guó)際硬煤分類方案的差別粗粒體1：相當(dāng)于同煤級(jí)半絲質(zhì)體，反射光下呈灰白色。粗粒體2：相當(dāng)于同煤級(jí)絲質(zhì)體，反射光下呈亮白色、黃白色。菌類體1：真菌菌類體，可見細(xì)胞結(jié)構(gòu)。菌類體2：氧化樹脂體、似菌類體，不具細(xì)胞結(jié)構(gòu)，見氧化裂紋。（1）半鏡質(zhì)組（美國(guó)假鏡質(zhì)組、原蘇聯(lián)弱絲炭化組）特征：①光性特征，物理性質(zhì)，化學(xué)工藝性質(zhì)介于鏡質(zhì)組與惰質(zhì)組之間，煉焦時(shí)可軟化，但一般不能變成塑性狀態(tài)；②透射光：棕色、紅棕色③反射光：灰、淺灰色，微突起④Ｖdaf、Ｈdaf、Ｈ／Ｃ原子比小于鏡質(zhì)組

密度、Cdaf、芳香度大于鏡質(zhì)組

（2）樹皮體由多層長(zhǎng)方形細(xì)胞緊密排列而成，常呈迭瓦狀，其形態(tài)多為不規(guī)則塊狀。各細(xì)胞的色調(diào)常不均勻，具突起，具綠黃色、黃色、褐黃色熒光。a—結(jié)構(gòu)半鏡質(zhì)體，胞腔充填膠質(zhì)鏡質(zhì)體；b—結(jié)構(gòu)半鏡質(zhì)體（左），均質(zhì)半鏡質(zhì)體（右）；c—基質(zhì)半鏡質(zhì)體（中）；d—基質(zhì)半鏡質(zhì)體，團(tuán)塊半鏡質(zhì)體，小孢子體c—樹皮體；d—樹皮體，弦切面，近等粒狀細(xì)胞形態(tài)；e—樹皮體，疊瓦狀構(gòu)造；f—樹皮體，熒光體a—各向同性體；b—各向同性體，粗、細(xì)粒鑲嵌結(jié)構(gòu)；c—球粒狀各向異性熱解炭；d—中間相小球體反射正交偏光e—粗粒鑲嵌結(jié)構(gòu)；f—片狀、纖維狀粗粒鑲嵌結(jié)構(gòu)體；g—球粒狀各向異性熱解炭；h—各向異性絲質(zhì)體反射正交偏光3、褐煤的顯微組分分類

顯微組分組

顯微組分顯微亞組分顯微組分組種腐植組結(jié)構(gòu)腐植體結(jié)構(gòu)木質(zhì)體腐木質(zhì)體結(jié)構(gòu)腐木質(zhì)體充分腐木質(zhì)體無結(jié)構(gòu)腐植體凝膠體

多孔凝膠體

均勻凝膠體

團(tuán)塊腐植體鞣質(zhì)體假鞣質(zhì)體碎屑腐植體細(xì)屑體密屑體惰性組

半絲質(zhì)體

絲質(zhì)體粗粒體菌類體碎屑惰質(zhì)體穩(wěn)定組

葉綠素體（四）顯微煤巖類型顯微煤巖類型是各種顯微煤巖組分的組合特征、化學(xué)工藝性質(zhì)、沉積環(huán)境的反映。

1、ICCP的分類

①顯微煤巖類型條帶最小寬度為50um，即，最小覆蓋面積為50×50um２②側(cè)重于煤的化學(xué)工藝性質(zhì)的分類③以鏡質(zhì)組、殼質(zhì)組、惰質(zhì)組三組分為100%劃分類型微鏡煤V>95%單組分組類型組

微殼煤E>95%

微惰煤I>95%雙組分組類型組微亮煤微鏡亮煤V+E>95%微殼亮煤微鏡惰煤微惰鏡煤V+I>95%微鏡惰煤微暗煤微殼暗煤E+I>95%微亮暗煤三組分組類型組微鏡三合煤微暗亮煤V>I、E微殼三合煤微鏡惰殼煤E>I、V微惰三合煤微亮暗煤I>V、E①

按主要顯微組分、亞組分組再細(xì)劃分為類型；②考慮優(yōu)勢(shì)組分命名，含量小于5%的不計(jì)；

③

ICCP的鏡質(zhì)組=中國(guó)的鏡質(zhì)組+半鏡質(zhì)組；④精煤（礦物總量<20%或硫化物含量<5%，密度<1.5g/cm3）⑤大致反映沉積環(huán)境▲表3-4微礦質(zhì)煤分類微礦質(zhì)煤類型礦物種類礦物體積/%微泥質(zhì)煤粘土20~<60微硅質(zhì)煤石英20~<60微碳酸鹽質(zhì)煤碳酸鹽20~<60微硫化物質(zhì)煤硫化物5~<20微復(fù)礦質(zhì)煤兩種以上，但不含硫化物20~<60兩種以上，含硫化物<5%>5~<45兩種以上，含硫化物<10%>10~<30▲

礦物總量>60%或硫化物含量>20%，密度>2.0g/cm3為礦質(zhì)類型2、成因分類

（1）前蘇聯(lián)熱姆丘日尼可夫和金茲堡分類①煤與煤層的形成條件②顯微研究與宏觀研究結(jié)合起來③按凝膠化組分（鏡質(zhì)組）含量劃分六種類型，再按各顯微組分劃分亞型凝膠化組分/%類型0~10絲炭~木煤質(zhì)煤10~25暗煤質(zhì)煤25~50亮暗煤質(zhì)煤50~75暗亮煤質(zhì)煤75~100亮煤質(zhì)煤90~100木質(zhì)鏡煤~鏡煤質(zhì)煤（2）地科院、重慶煤研所的分類

①據(jù)腐植煤鏡質(zhì)組百分含量劃為四種類型②再按惰質(zhì)組、殼質(zhì)組、礦物質(zhì)劃分15種亞型鏡質(zhì)組/%類型<40暗煤型

40~60亮暗煤型60~80暗亮煤型>80亮煤型思考題：1.生物質(zhì)、沉積有機(jī)質(zhì)、煤巖類型的成因意義？2.顯微煤巖類型的環(huán)境意義？3.成因分類中各類型的成因意義？（五）煤的宏觀組成

1、腐植煤的宏觀煤巖成分

（1）鏡煤：烏黑，色深光強(qiáng)，成分均一，性脆，貝殼狀斷口，輪廓清晰，粘結(jié)性好，礦物雜質(zhì)少，裂隙發(fā)育，大多由結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體，均質(zhì)鏡質(zhì)體組成。（2）絲炭：外觀像木炭，顏色黑灰色或淺灰色，纖維狀結(jié)構(gòu)，絲絹光澤，疏松多孔，絲質(zhì)體為主，質(zhì)輕者性脆，易污手，質(zhì)重者，被礦物充填。

（3）亮煤：表面隱約可見微細(xì)層理，光澤較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)不均一

（4）暗煤：含殼質(zhì)組多，灰黑色，韌性好，油脂光澤，水介質(zhì)活動(dòng)性強(qiáng)；含礦物質(zhì)多，煤質(zhì)差；含惰質(zhì)組多，成分結(jié)構(gòu)不均一，氧化環(huán)境。

▲

①條帶厚度3-5mm構(gòu)成一個(gè)煤巖成分，不到3-5mm則合并；②過渡類型：暗亮煤、亮暗煤；③宏觀與微觀的結(jié)合和聯(lián)系；④根據(jù)宏觀煤巖成分繪制煤層的形成曲線，用于煤相研究。

2、腐植煤的宏觀煤巖類型

宏觀煤巖類型光澤鏡煤＋亮煤光亮煤光澤極強(qiáng)>75%半亮煤光澤較強(qiáng)75%--50%半暗煤光澤暗淡50%—25%暗淡煤光澤極暗<25%

▲

①煤級(jí)和成因類型相同，才能進(jìn)行光澤強(qiáng)度對(duì)比，新鮮面，不考慮具體光澤；②相同煤層中光澤最強(qiáng)的煤巖成分條帶（鏡煤）為參考標(biāo)準(zhǔn)，相對(duì)光澤；③最小分層厚度為3—10cm，視煤層厚度而定；

④每一種光澤類型，據(jù)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)再分。

3、褐煤的巖石類型按變質(zhì)作用的強(qiáng)弱分為：軟褐煤，暗褐煤、亮褐煤（1）宏觀煤巖成分①木煤：保存有植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的纖維組織②絲炭：植物組織經(jīng)過氧化，森林火災(zāi)

③凝膠團(tuán)塊：輪廓清楚，結(jié)構(gòu)均一，可演變?yōu)殓R煤④基質(zhì)：木煤、絲炭、凝膠團(tuán)塊的混合物

⑤樹脂體：植物的分泌物⑥礦物：粘土礦物、硫化物、氧化物、鹽類礦物⑦動(dòng)物化石（2）巖石類型組和巖石類型的劃分

表3-5褐煤的巖石類型組和巖石類型劃分（ICCP，1986）巖石類型組（組成成分）巖石類型（結(jié)構(gòu)）種（凝膠化程度、腐植化程度、腐植凝膠含量）碎屑煤條帶狀煤褐色弱凝膠化煤黑色凝膠化煤木質(zhì)煤非條帶狀煤黃色非凝膠化煤褐色弱凝膠化煤黑色凝膠化煤絲質(zhì)煤富礦物質(zhì)煤中國(guó)分為四種宏觀煤巖類型

①木質(zhì)煤含木質(zhì)>10%；②碎屑煤

木煤，絲炭，均<10%

③絲質(zhì)煤含絲炭>10%；④礦化煤礦物質(zhì)含量>25%4、煤的成因類型(1)腐植煤包括由高等植物木質(zhì)纖維組成的狹義腐植煤和高等植物的殼質(zhì)組分組成的殘植煤。殘植煤的特征：

①殼質(zhì)組含量>50%，一般為70~90%

②黑灰色、灰黑色，油脂光澤，葉片狀、粒狀結(jié)構(gòu)

③Hdaf和Vdaf含量、Tar產(chǎn)率高，韌性大④活水、富氧的環(huán)境（2）腐植腐泥煤

高等植物與低等植物混合而成。

（3）腐泥煤

低等植物組成和動(dòng)物組成。121—腐植煤，微三合煤；2—樹皮殘植煤，江西樂平腐泥煤特征：灰黑、灰色，瀝青光澤，致密均一，貝殼狀斷口，密度低、硬度大，韌性好，易點(diǎn)燃，具瀝青氣味表3-6煤的成因類型腐植煤腐植煤殘植煤角質(zhì)殘植煤樹皮殘植煤孢子殘植煤樹脂殘植煤腐植腐泥煤燭煤藻燭煤煤精腐泥煤藻煤膠泥煤油頁(yè)巖石煤1—樹脂殘植煤，黑龍江東寧；2—角質(zhì)殘植煤，云南祿勸；3—燭藻煤，貴州水城；4—藻燭煤（小孢子），山東騰州12341—燭煤，小孢子體，山西大同；2—燭煤，小孢子體，江蘇徐州；3—藻煤，山西渾源；4—膠泥煤，層狀藻類體，瀝青質(zhì)體，結(jié)構(gòu)藻類體碎屑1234（六）煤的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造1、煤的宏觀結(jié)構(gòu)宏觀煤巖成分的形態(tài)、大小、厚度、生物殘?bào)w所表現(xiàn)出來的特征。寬條帶狀結(jié)構(gòu)條帶寬>5mm①條帶狀結(jié)構(gòu)中條帶狀結(jié)構(gòu)條帶寬3-5mm細(xì)條帶狀結(jié)構(gòu)條帶寬1-3mm②線理狀結(jié)構(gòu)：煤巖成分呈<1mm的線理③透鏡狀結(jié)構(gòu)：煤巖成分成透鏡狀④均一狀結(jié)構(gòu)：成分單一、均勻，鏡煤、腐植腐泥煤

⑤粒狀結(jié)構(gòu)：大量孢子、樹脂體、礦物雜質(zhì)

⑥葉片狀結(jié)構(gòu)：樹皮或角質(zhì)形成

⑦木質(zhì)狀結(jié)構(gòu)：植物莖干的木質(zhì)纖維組織的痕跡

⑧纖維狀結(jié)構(gòu)：為絲炭所特有，一向延長(zhǎng)，保存木質(zhì)纖維組織結(jié)構(gòu)，疏松多孔，細(xì)胞排列2、煤的次生結(jié)構(gòu)

構(gòu)造應(yīng)力下產(chǎn)生的宏觀結(jié)構(gòu)

①碎裂構(gòu)造碎塊>2cm

②碎粒構(gòu)造粒度1cm

③糜棱構(gòu)造層理，煤巖成分看不見

思考題：構(gòu)造煤研究的地質(zhì)意義？

1—原生結(jié)構(gòu)煤；2—碎裂煤；3—碎斑煤；4—糜棱煤21343、煤的構(gòu)造煤巖成分空間排列和分布所表現(xiàn)出來的組合特征，與煤巖成分自身大小，形態(tài)無關(guān)，而與成煤物質(zhì)聚積時(shí)的環(huán)境有關(guān)。

①層狀構(gòu)造：水平層理，水平波狀層理、斜層理、同生變形構(gòu)造，與水動(dòng)力條件有關(guān)②塊狀構(gòu)造：巖石組成單一，看不到層理，覆水較深的滯水條件。

（一）概述

有機(jī)質(zhì)：主要由C、H、O、N、S等元素組成，是復(fù)雜的高分子有機(jī)化合物，是煤的主要組成部分；

無機(jī)質(zhì)：包括礦物雜質(zhì)和水分，它降低了煤的利用價(jià)值。（二）煤中的水分

1、水分的來源：植物本身水，泥炭堆積吸水，煤化脫水，地下水，開采、運(yùn)輸中摻入

2、水在煤中的存在狀態(tài)

①外在水分（Mf）:大毛細(xì)管（d>200nm）中的游離水二、煤的化學(xué)組成②內(nèi)在水分（Minh）:存在d<200nm中的吸附水(100℃

)Minh≈Mad（空氣干燥基水分）結(jié)晶水（化合水）：以分子或離子形式參加礦物晶格構(gòu)造的水分。如

CaSO4?2H2OAl2O3?

SiO2?2H2O3、煤中水對(duì)工業(yè)利用的影響

4、煤中水分的測(cè)定

Mad——煤的工業(yè)分析方法，GB212-911）通氮干燥法：稱取一定量的空氣干燥煤樣，置于105一110℃干燥箱中，在干燥氮?dú)饬髦懈稍锏劫|(zhì)量恒定。然后根據(jù)煤樣的質(zhì)量損失計(jì)算出水分的百分含量。

2）甲苯蒸餾法：稱取一定量的空氣干澡煤樣于圓底燒瓶中，加入甲苯共同煮沸。分餾出的液體收集在水分測(cè)定管中并分層，量出水的體積(mL)，以水的質(zhì)量占煤樣質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)作為水分含量。DC-100型馬弗爐3）空氣干燥法稱取定量的空氣干燥煤樣，置于105一110t干澡箱中，在空氣流中干燥到質(zhì)量恒定。然后根據(jù)煤樣的質(zhì)量損失計(jì)算出水分的百分含量。Mt——GB/T211-1996微波干燥法稱取一定量粒度小于6mm的煤樣，置于微波爐內(nèi)。煤中水分子在微波發(fā)生器的交變電場(chǎng)作用下，高速振功產(chǎn)生摩擦熱，使水分迅速蒸發(fā)。根據(jù)煤樣干燥后的質(zhì)量損失計(jì)算全水分。特低全水分煤低全水分煤中全水分煤中高高特高SLMLMMMMHMHMSHM

≤6.0%>6.0~8.0>8.0~12.0>12.0~20.0>20.0~40.0>40.0表3-8全水分（Mt）與空干基（Mad）水分測(cè)定條件項(xiàng)目粒級(jí)/mm重量/g溫度/℃

各煤類時(shí)間/minHMYMWYMt<13500145±5903060<610~12145±5453060Mad<0.21105~11012090120GB474煤樣的制備方法全水分分級(jí)▲

煤分類研究中常采用最高內(nèi)在水分(MHC)：即煤樣在30℃，相對(duì)濕度為96～97%的條件下達(dá)到吸濕平衡時(shí)測(cè)得的內(nèi)在水分。也即煤中毛細(xì)管吸附的水分達(dá)到飽和時(shí)的水分。最高內(nèi)在水分與煤級(jí)有關(guān)，它不受空氣濕度的影響，便于不同地區(qū)對(duì)比。圖3-1MHC與Vdaf的關(guān)系5、影響煤中水分的因素

表3-12中國(guó)不同煤級(jí)煤空氣干燥基水分的變化范圍

煤級(jí)HM1HM2CYQMFMJMSMPMWY3WY2WY1Mad%28~1015~312~36~32~0.31.5~0.31.8~0.42.5~0.52.5~0.73.0~1.09.5~2.0▲基準(zhǔn)的換算ar——asreceivedbasis收到基ad——airdriedbasis空氣干燥基d——drybasis干燥基daf——dryash-freebasis干燥無灰基dmmf——drymineral-matterfreebasis干燥無礦物基maf——moistash-freebasis恒濕無灰基m,mmf——moistmineral-matterfreebasis

恒濕無礦物基

dafd

adarMfMadVFCA圖3-10煤質(zhì)指標(biāo)不同基準(zhǔn)示意圖（三）煤的灰分

1、灰分的概念

煤中可燃質(zhì)完全燃燒，煤中礦物質(zhì)在一定溫度下產(chǎn)生分解、化合等復(fù)雜反應(yīng)后剩下的殘?jiān)?、礦物質(zhì)對(duì)煤加工利用的影響1）造成運(yùn)輸和貯存的浪費(fèi)；2）降低了焦炭的質(zhì)量和煉鋼鍋爐效率；3）降低了煤的發(fā)熱量，增加了灰渣處理量；4）煤灰利用，提取Ga、Ge、V、Ti3、煤灰分產(chǎn)率的測(cè)定粒級(jí)0.2mmad1gO2815±5℃1h測(cè)得Aad灰分產(chǎn)率是一個(gè)固定值，與水分無關(guān)。

4、影響煤灰分的因素1）煤巖成分、煤巖類型2）原生礦物、同生礦物、后生礦物3）人為因素5、灰分劃分等級(jí)（Ad%

）

特低灰煤低灰煤中灰煤高灰煤SLALAMAHA動(dòng)力用煤≤10.00%10.01~16.00%16.01~29.00%>29.00%煉焦用煤≤6.00%6.01~9.00%9.01~12.00%>12.00%GB/T15224.1——2004（四）煤的揮發(fā)分1、測(cè)定方法粒級(jí)<0.2mmad1g隔絕空氣

900±10

℃7min煤樣減輕的質(zhì)量占原煤質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，減去煤的Mad.測(cè)得Vad，揮發(fā)分產(chǎn)率是一個(gè)固定值，與水分、灰分無關(guān)

2、影響因素①同一煤化程度，煤巖成分的影響

表2-14不同煤巖成分的揮發(fā)分(Vdaf%)比較

煤巖樹脂體藻類體孢子體角質(zhì)體樹皮體鏡煤亮煤暗煤絲炭氣煤99.086.164.850.449.539.341.436.917.7②相同煤巖成分，煤化程度影響表2-15不同煤級(jí)煤的揮發(fā)分變化范圍3、焦渣特征分類

１號(hào)粉狀：沒有相互粘著的顆粒２號(hào)粘著：用手指輕碰焦渣即成粉狀或團(tuán)塊３號(hào)弱粘結(jié)：用手指輕壓即碎成小塊４號(hào)不熔融粘結(jié)：用手指用力壓才裂成小塊５號(hào)不膨脹熔融粘結(jié)：呈扁平狀，銀白色光澤，顆粒界線不清６號(hào)微膨脹熔融粘結(jié)：用手指壓不碎，銀白色光澤，有小膨脹泡７號(hào)膨脹熔融粘結(jié)：焦渣h<15mm，銀白色光澤，膨脹８號(hào)強(qiáng)膨脹熔融粘結(jié)：焦渣h>15mm，銀白色光澤，強(qiáng)膨脹煤級(jí)HM1HM2CYQMFMJMSMPMWY3WY2WY1Vdaf%65~5555~4848~4040~3636~2628~1820~1416~1010~6.56.5~3.5<3.5當(dāng)空氣干燥煤樣中碳酸鹽二氧化碳含量為2~12%時(shí)，

要減去空氣干燥煤樣碳酸鹽中二氧化碳含量(按GB212測(cè)定）當(dāng)空氣干燥煤樣中碳酸鹽二氧化碳含量>12%時(shí)

要減去焦渣中二氧化碳對(duì)煤樣的百分?jǐn)?shù)揮發(fā)份分級(jí)——MT/T849-2000SLVLVMVMHVHVSHV

≤10.00%>10.0~20.0>20.0~28.0>28.0~37.0>37.0~50.0>50.0重復(fù)性限一個(gè)數(shù)值在重復(fù)條件下，即在同一實(shí)驗(yàn)室中，由同一操作者，用同一儀器，對(duì)同一試樣，于短期內(nèi)所作的重復(fù)測(cè)定，所得結(jié)果間的差值（在95％概率下）不能超過此數(shù)值。一個(gè)數(shù)值在再現(xiàn)條件下，即在不同實(shí)驗(yàn)室中，對(duì)從試樣縮制最后階段的同一試樣中分取出來的、具有代表性的部分所作的重復(fù)測(cè)定，所得結(jié)果的平均值間的差值揮發(fā)分測(cè)定的精密度揮發(fā)分/%重復(fù)性Vad/%再現(xiàn)性Vd/%

<200.300.5020~400.501.00>400.801.50（五）固定碳（FC）1、固定碳（FC）的概念

FC不是純碳，是由Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｓ組成的混合物。(FC)ad=100-(Mad+Aad+Vad)(FC)daf=100-Vdaf當(dāng)以固定碳產(chǎn)率表示煤有機(jī)質(zhì)特性時(shí)，必須用干燥無灰基表示，因?yàn)楣潭ㄌ寂c煤中的水分礦物質(zhì)無關(guān)。隨煤階的增高，煤的固定碳產(chǎn)率也逐漸升高。

不同煤級(jí)煤的固定碳變化范圍煤級(jí)HM1HM2CYQMFMJMSMPMWY3WY2WY1FCdaf%35~4545~5252~6060~6464~7474~8280~8684~9090~93.593.5~96.5>96.52、燃料比國(guó)外尤其是日本FCdaf/Vdaf表示燃料比思考題：

1.煤工業(yè)分析（水分、灰分、揮發(fā)分）方法如何更新？2.煤的灰分產(chǎn)率與礦物質(zhì)含量的關(guān)系？FCd分級(jí)SLFCLFCMFCMHFCHFCSHFC≤45.00%>45.0~550.0>55.0~65.0>65.0~75.0>75.0~80.0>80.0（六）元素分析

1、煤中Ｃ、Ｈ含量測(cè)定

燃燒法粒級(jí)<0.2mmad0.2gO22H2O+CaCl2CaCl2·2H2O(吸H2O)CO2+2NaOHNa2CO3+H2O(吸CO2)4SO2+4PbCrO44PbSO4+2Cr2O3+O2↑(除S)4SO3+4PbCrO4PbSO4+2Cr2O3+3O2↑(除S)Cl2+2Ag2AgCl↓(除Cl)2NO2+MnO2Mn(NO3)2(除N)

2、煤中N含量測(cè)定開氏蒸餾法粒級(jí)<0.2mmad0.2

混合催化劑(Na2SO4和HgSO4)和H2SO4

加熱分解，煤中的氮?jiǎng)t轉(zhuǎn)化為NH3，與H2SO4作用，轉(zhuǎn)化為NH3(HSO4)。加入過量的NaOH溶液中和H2SO4

，把NH3從NaOH溶液中蒸出，并吸收在硼酸溶液中。用H2SO4標(biāo)準(zhǔn)液滴定，根據(jù)用去H2SO4的量，計(jì)算煤中的