煤的岩石组成(煤岩学基础)
煤岩组分 分子结构
煤岩组分分子结构煤岩是一种由有机质在地质过程中经过压实和热解而形成的岩石。
煤岩的组分主要包括有机质和无机质两部分。
其中，有机质是煤岩的主要组分，占煤岩总质量的50%~90%。
有机质主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，其分子结构复杂，包括蛋白质、脂肪、糖类、木质素等多种有机物质。
无机质主要由矿物质组成，包括石英、长石、云母、方解石等。
煤岩的有机质主要来源于植物残体和微生物遗体。
在地质过程中，这些有机质经过长时间的压实和热解，逐渐转化为煤岩中的有机质。
煤岩的有机质分子结构复杂，其中包括多种有机物质。
蛋白质是煤岩中的一种重要有机物质，其分子结构由氨基酸组成。
煤岩中的脂肪主要由甘油和脂肪酸组成，其分子结构为三酯。
煤岩中的糖类主要由葡萄糖、木糖、果糖等单糖组成，其分子结构为多糖。
煤岩中的木质素是一种重要的有机物质，其分子结构由苯环和侧链组成。
煤岩的无机质主要由矿物质组成，其分子结构相对简单。
石英是煤岩中的一种重要矿物质，其分子结构为SiO2。
长石是煤岩中的另一种重要矿物质，其分子结构为KAlSi3O8。
云母是煤岩中的一种层状矿物质，其分子结构为K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2。
方解石是煤岩中的一种碳酸盐矿物质，其分子结构为CaCO3。
总之，煤岩的组分主要包括有机质和无机质两部分。
有机质是煤岩的主要组分，其分子结构复杂，包括蛋白质、脂肪、糖类、木质素等多种有机物质。
无机质主要由矿物质组成，其分子结构相对简单。
煤岩的组分和分子结构对于煤岩的形成和利用具有重要的意义。
chap 6 煤岩学基础资料
煤岩显微组分的反射率
煤岩显微组分的反射率
镜质组的反射率随挥发分降低有规律地提高
煤岩显微组分的反射率
煤岩显微组分的反射率
在同一种煤中，反射率从低到高的次序始终为稳 定组、镜质组、丝质组。因此，除了稳定组以 外，不同煤化度的煤中，显微组分不同，而反 射率相同的可能性实际上是存在的。因此，反 射率不能作为反映各显微组分工艺性质的惟一 指标。
根据不同显微组分在显微镜下所具有的不同颜色和结 构进行定量分析，一般用粉煤制成的光片。显微镜 放大倍数为400~500倍。在一个光片上测量400~500 个点，以煤炭加工利用为测定目的时，按四大组即 镜质组、丝质组、稳定组和矿物组计数，在计算百 分比。
3.2 煤岩组分的定量方法
第三节 煤显微组分的性质
硫化物类矿物：黄铁矿，白铁矿，… 碳酸盐类矿物：方解石，菱铁矿，… 氧化物类矿物：石英，… 硫酸盐类矿物：石膏，…
Hale Waihona Puke 反射光下煤中常见矿物的鉴定标志
我国一些煤样的显微组分分析%
3.1分离和富集方法和流程
3.2 煤岩组分的定量方法
测定煤岩组分常用的方法是计点法（数点法）。使用电 动计点器(又称电动求积仪)测定，电动计点器内两个主要 部分组成、一部分是机械台(央持薄片或光片用)；另一部分 是自动记录器(又称电磁计数器)，记录器上一般有8一l0个 键，最多有14个键。当按记录器上的键时，计数继电器就 计下一个数字，并通过电子管传递的讯号，控制机械台使 试片移动一个距离(仪器上的间距可按需要在一定范围内调 节)。计数时，每一个键代表一种固定的组分，在视域中见 到那种组分落在十字丝中心，即按相当于该组分的键，
煤的岩相组成
1.2 丝炭
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1～2mm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。
根据凝胶化程度的不同，镜质组还可细分为： 结构镜质体，无结构镜质体和碎屑体。
1.2、惰质组（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。 丝炭化作用：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化组分。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能再发生凝胶化作用 成为凝胶化组分。 火焚作用：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10－20％，对煤的性质有重要影响。
Coal Chemistry
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 ×
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。
《煤化学》讲稿03章煤岩学基础剖析
《煤化学》讲稿03章煤岩学基础剖
3
析
矿物质也是煤的重要组成部分 植物成煤过程，有无机成分（矿物质）的参与。 这些矿物质的存在还对有机质的转化产生影响。 有些煤中含有某种较丰富的稀有元素或放射性元素，如锗
或铀，从而提高了煤的利用价值。
煤岩学方法研究煤的无机成分，大多是镜下可观察的具有 晶质的矿物。
镜下看不见的分散的极细矿物、隐晶矿物和无机质的研究 则是元素地球化学、无机地球化学等学科研究的范畴。
Calcite (c) vein方解石矿脉《i煤n化v学it》ri讲ni稿te03.章(s煤c岩a学le基i础s剖330 microns on long a1x9is)
高岭石 云母石
白云母 黑云母
绿泥石
2H2O ·Al2O3 2SiO2
KA12A1Si3O10(OH，F)2 K (Mg，Fe，Mn)3A1Si3O10(OH)2
H8(Mg, Fe)5 Al2Si3O18
《煤化学》讲稿03章煤岩学基础剖
9
析
（二）硫化物类矿物 包括黄铁矿、白铁矿等 多为不透明矿物，在反射光下具有耀眼的金属光泽
《煤化学》讲稿03章煤岩学基础剖
2
析
按成因划分，煤中矿物质可分为三类：
（1）植物成因的原生矿物质 来自原始植物的无机成分
（2）陆源碎屑成因的矿物质
煤化作用第一阶段或煤矿床形成时由水或风带入其中的 无机成分。 （3）化学和生物化学成因的矿物质
煤化作用第一阶段的同生—成岩矿物和煤化作用第二阶 段形成的次生、后生矿物。
《煤化学》讲稿03章煤岩学基础剖
10
黄铁矿晶体结构
析
白铁矿为斜方晶系，晶体常呈板状产出。集合体呈结核状、 球状、钟乳状、皮壳状等
第三章 岩石组成1
透射光，结构镜质体，胶质镜质体
• 团块镜质体：多为圆形或卵圆形均质镜质体， 孤立分布或作为填充物。
木栓质体 ，胞腔充 填团块镜 质体
惰质组：透射光下呈黑色，不透明。反射光下突 起高，呈白色，油浸反射光时呈亮白色。
透射光，丝质体。
惰质组（又称丝质组）的成因
丝质组是通过丝炭化作用或火焚作用形成。 丝炭化作用：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丝炭化组分。 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能再发生凝胶化作用成为凝 胶化组分。 火焚作用：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10－20％，对煤的性质有重要影响。
颜色（透光色）、形态和结构等 ② 在反射光下研究煤的光片 将煤块或煤粉制成煤的光片（2×2.5cm、厚1.5～2cm 的方柱体或直径2cm、厚1.5～2cm的圆柱体）
鉴定标志
颜色（反光色）、形态和结构 突起、反光性等
普通反射光（物镜在空气介质中观察）
油浸反射光（物镜在油浸介质中观察） 由于油浸的折射率（一般采用1.515～1.518）与物镜 光学玻璃的折光率接近，减少了空气中折射的影响，使光线集 中，从而使各显微镜的特征更加明显，易于区别和辨识。
煤中最富含脂族结构的显微组分镜质组主体结构是复杂的大分子网络骨架其间夹杂包络有各种主体结构是复杂的大分子网络骨架其间夹杂包络有各种mw较低的化合物或其他组分大分子网络骨架的生物来源来源是高等植物中的木质素惰质组木质素惰质组由于在煤的加工过程中如炼焦气化等这一组分表现出由于在煤的加工过程中如炼焦气化等这一组分表现出低的粘结性和化学反应活性将其称为惰质组第二节煤的显微组分第二节煤的显微组分煤的显微组分maceralmicropetrologicalunit是指煤在显微镜下能能够区别和辨识的基本组成成分
第五章 煤的岩石学组成及煤岩学研究方法
80 70 有裂纹的印痕数 60 50 40 30 20 10 0
长 气 焰 煤 煤
肥 焦 瘦 贫 煤 煤 煤 煤
1
无 烟 煤
煤化程度
2
图 5-2
显微脆度与煤化程度的关系 1-弱 还 原 煤 (据 H． M． A 2-强 还 原 煤 MMOCOB, 196 3)
第五章 §1 煤的物理性质
（六）煤的压缩性 煤在恒温下加压，其体积变化的百分数， 煤在恒温下加压，其体积变化的百分数， 恒温下加压 称为煤的压缩性 压缩性与煤化程度有关， 压缩性。 煤化程度有关 称为煤的压缩性。压缩性与煤化程度有关，煤 化程度越高，压缩性越小。 化程度越高，压缩性越小。加压后丝质组体积 变化极少，镜质组有变化，稳定组分变化最大， 变化极少，镜质组有变化，稳定组分变化最大， 但到高煤级时，其压缩性比镜质组小。 但到高煤级时，其压缩性比镜质组小。显微组 分的压缩性随压力的增大而增加， 分的压缩性随压力的增大而增加，壳质组变化 最大，镜质组其次，惰性组最小。 最大，镜质组其次，惰性组最小。
第五章 §1 煤的物理性质
（十一）煤的导电性 十一）
煤的导电性是指煤传导电流的能力，通常以电阻 煤的导电性是指煤传导电流的能力，通常以电阻 传导电流的能力 表示。煤的导电性与煤化程度、煤中的水分、 率表示。煤的导电性与煤化程度、煤中的水分、煤中矿 物质的性质和含量、煤岩成分，以及煤的孔隙度、 物质的性质和含量、煤岩成分，以及煤的孔隙度、煤的 风化程度等有关。 风化程度等有关。
1.8 1.6 真比重d 丝炭 基质
镜煤
1.4
丝炭
化
1.2
孢子
1.0
95 无烟煤
90
85
80 气煤
C daf / %
太原讲义—煤岩4
煤岩分析第一部分：煤岩学基本知识1.煤的不均一性煤岩学是把煤看成一种沉积岩，在自然状态下以光学显微镜为主要手段来进行研究的一门学科。
煤这种可燃有机岩石，在岩石组成上常常具有明显的不均一性。
一方面表现在煤是有机物质和无机物质组成的复合体；另一方面还在于组成煤的植物有机残体所具有的复杂性和多样性。
煤的这种不均一性对煤的性质和对煤的加工利用都发生深刻的影响。
煤岩组成是按岩石学原理和方法划分的各种宏观与微观组分，不同煤田或煤层中的煤岩组成很不相同。
煤岩特征反映了煤的生成的演化过程，反映了煤的煤化程度。
2.煤岩显微组分把煤磨制成薄片、光片在透射光、反射光和荧光显微镜下观察，进一步看出煤是由更家复杂的有机和无机组分构成的（主要在反射光做研究）。
岩石学中把构成岩石的各种结晶组分称为矿物，煤岩学中则把显微镜下可以辨认的构成煤的各种有机组分称之为显微组分。
为了统一在显微镜下识别与划分煤岩组成，国际煤岩学会（ICCP）规定主要用显微镜在反射光、物镜25~50、油浸倍下观察煤种各种组分的形态，测定某些煤岩组分的物理化学性质，探讨他们以古植物组织的关系，具体划分显微组分和亚组分。
按照上述方法，烟煤部分，我国制定了烟煤显微组分分类，将煤的显微组分划分为镜质组、半镜质组、惰质组、稳定组四个组分。
它和国际硬煤显微组分分类所不同的是在镜质组V与惰质组I之间，多划出一个过度组分——半镜质组SV，其反射率一般比镜质组略高0.2%~0.3%，这一点可作为划分组别的定量依据；但随煤阶增高时，半镜质组和镜质组就很难加以区分。
为了与国际接轨，中国沿用的“四分法”将改为“三分法”，即将半镜质组并入镜质组，按镜质、惰质和壳质组三种组分加以划分。
3.显微组分的成因煤的镜质组、惰质组、稳定组三个不同显微组分是植物在不同的沉积环境下经过不同的过程而形成的。
植物在沼泽、湖泊或浅海中不断繁殖、死亡，其遗体在微生物作用下，低等植物形成了腐泥，高等植物形成了泥炭。
4-煤岩学基础-3
2022/1/4
20
第20页，共37页。
三、煤的反射率测定
（一）反射率的测定方法
煤的反射率：是指煤抛光表面的反射光强度与垂直入射光强度之比，用百分数表示。 测定反射率的方法主要有以下四种： 1、光强直接测定法：是用单色光源，灵敏的光电接收设备和测角仪直接测定矿物的磨光面在 各种角度下入射光与反射光的强度，然后作图求出垂直入射时的反射光强度，再算出矿物的反射 率。——主要用于测定标准矿物反射率。 2、测定N值和K值计算法：是根据物质的折射率N和吸收率K，利用有关公式计算出物质的反射率。 3、双光束法：较复杂，目前已不推广使用。
2022/1/4
11
第11页，共37页。
一、煤的宏观研究
2．煤层宏观煤岩类型的观察
观察之前，应先清理观察点的煤壁，保持一个表面新鲜并包括煤层顶底板 在内的连续的煤层剖面。对钻孔煤芯．要注意煤芯的上、下顺序，还要注意 煤芯的采取率，正确判断易磨损的煤岩分层的层位和数量。
注意观察夹石层的层数和岩性，应把层位稳定、厚度大于1cm的夹石层单独划 出。用夹石层把煤层分为着干自然分层。在每一个自然分层中，按宏观煤岩成分的 组合特点和结构特征划分出宏观煤岩类型和亚型。通常划分出光亮型、半亮型、半 暗型和暗淡型4种类型。
1）统计规定：包括点距和行距的确定，以及有效点的确定。 ① 点距与行距的确定。点距和行距应为最大煤粒直径的一半。如当最大煤粒 直径为1.0mm时，点行距均为0.5mm，这样才能保证有足够的有效点。保证有500个 以上有效测点均匀布满全片，点距、行距一般以0.5~0.6mm为宜。
2022/1/4
18
第18页，共37页。
纯煤总厚： 夹矸总厚： 夹矸层数：
××煤层煤岩柱状图