煤的岩石组成煤岩学基础
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2009-04-《煤化学》讲稿 03 章-煤岩学基础-1
31
（一）孢子体
孢子和花粉的外孢壁
是孢子植物的繁殖器官，都是由单细胞组成的，一般雌 性的孢子体称为大孢子，雄性的孢子体称为小孢子。 大孢子体一般直径为 0.1～ 3mm， 有时可达 5～10mm， 在煤中被挤压成扁平体，纵切面为封闭的长环状，折曲 处呈钝圆形。 大孢子表面常有瘤状、棒状和刺绣状等各种纹饰。有时3 个或4个大孢子在一起，称为三孢体或四孢体。有些大孢子破 碎成长条带状，其孢壁两边均较光滑，不显锯齿形而区别于角 质层。
19
（二）无结构镜质体 在普通显微镜下没有显示植物细胞结构的镜质组分。 它常作为其他各种显微组分碎片和共生矿物的基质胶体 物或填充物。 显微组分 无结构镜质体 显微亚组分 均质镜质体 胶质镜质体 基质镜质体 团块镜质体
20
1
均质镜质体 一般在较厚的镜煤或镜质组层中出现，主要由植物的木 质部和叶等组织经凝胶化作用转变而成， 常呈宽窄不等的条带状和透镜状，均一、纯净，发育垂 直裂纹，具有较正常的反射率，是作为测量反射率以确定煤级 的标准组分；
含碳酸 盐煤样
2
煤的不均一性，对煤的物理化学性质和加工工艺特性均 有很大的影响。 确定煤的岩石组成和煤化程度，是正确评价煤质、确定
煤的合理利用途径的主要依据，也是研究煤的成因和变质程度
的基础。 煤岩学研究方法是在不破坏煤的原生结构、表面性质的 情况下，以物理方法为主，直接对煤的各方面性质进行研究。 优点：制作简单、操作方便、观察测试结果直观、分析 快以及论据充分
22
未刻蚀部分
刻蚀部分
SLIDE 42 Telocollinite 均质无结构镜质体 (normal vitrinite of compressed cell wall) which has been etched (right half of particle) to show compressed cell structure (240 microns on long axis) 23
（一）孢子体
孢子和花粉的外孢壁
是孢子植物的繁殖器官，都是由单细胞组成的，一般雌 性的孢子体称为大孢子，雄性的孢子体称为小孢子。 大孢子体一般直径为 0.1～ 3mm， 有时可达 5～10mm， 在煤中被挤压成扁平体，纵切面为封闭的长环状，折曲 处呈钝圆形。 大孢子表面常有瘤状、棒状和刺绣状等各种纹饰。有时3 个或4个大孢子在一起，称为三孢体或四孢体。有些大孢子破 碎成长条带状，其孢壁两边均较光滑，不显锯齿形而区别于角 质层。
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（二）无结构镜质体 在普通显微镜下没有显示植物细胞结构的镜质组分。 它常作为其他各种显微组分碎片和共生矿物的基质胶体 物或填充物。 显微组分 无结构镜质体 显微亚组分 均质镜质体 胶质镜质体 基质镜质体 团块镜质体
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1
均质镜质体 一般在较厚的镜煤或镜质组层中出现，主要由植物的木 质部和叶等组织经凝胶化作用转变而成， 常呈宽窄不等的条带状和透镜状，均一、纯净，发育垂 直裂纹，具有较正常的反射率，是作为测量反射率以确定煤级 的标准组分；
含碳酸 盐煤样
2
煤的不均一性，对煤的物理化学性质和加工工艺特性均 有很大的影响。 确定煤的岩石组成和煤化程度，是正确评价煤质、确定
煤的合理利用途径的主要依据，也是研究煤的成因和变质程度
的基础。 煤岩学研究方法是在不破坏煤的原生结构、表面性质的 情况下，以物理方法为主，直接对煤的各方面性质进行研究。 优点：制作简单、操作方便、观察测试结果直观、分析 快以及论据充分
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未刻蚀部分
刻蚀部分
SLIDE 42 Telocollinite 均质无结构镜质体 (normal vitrinite of compressed cell wall) which has been etched (right half of particle) to show compressed cell structure (240 microns on long axis) 23
2煤的物质组成
光泽暗淡，主要为暗煤，镜煤和亮煤含量小于20%，有时
有少量丝炭和矿物质。通常成块状、致密、坚硬、韧性大、 密度大，内生裂隙不发育。镜质组含量一般低于40%，惰质 组含量可达50%以上。矿物质含量相对最高。
2.1 煤的岩石组成－褐煤的岩石类型
根据煤化程度，褐煤可以分为软、暗、亮褐煤三个煤级。
其中后两者统称为硬褐煤。因亮褐煤的宏观特征与烟煤近似，
2.1 煤的岩石组成－宏观煤岩组成（烟煤）
镜煤vitrain：光亮、均一、常具有内生裂隙的宏观煤岩成分。
识别标志：煤中颜色最黑，光泽最亮，成分均一，性脆，贝壳状断 口，轮廓清晰，垂直于条带的内生裂隙发育
分布特征：一般以条带状、透镜状出现，厚度几mm至1~2cm
性质：V、H含量高，粘结性强，矿物质含量少
2.1 煤的岩石组成－有机显微组分(硬煤)
镜质组：也称为凝胶化组分，是腐植煤中最主要的显微组分
(50-80%)。由植物中茎、根、叶及薄壁组织细胞壁的木质纤
维组织经过凝胶化作用形成。（无）烟煤中的镜质组的前身 是泥炭和褐煤中的腐植质，是经历腐植化、凝胶化作用而形
成的。
可分为结构镜质体、无结构镜质体（均质镜质体、基质 镜质体、团块镜质体以及胶质镜质体）、镜屑体。 Δ 腐植化作用：在有氧条件下，植物细胞壁的木质纤维素首先 受到腐木菌等真菌的侵蚀，后受到喜氧细菌的作用，形成黄
2. 煤的物质组成
2. 煤的物质组成
内 容 提 要
1.煤的岩石组成
2.煤的化学组成
2.1 煤的岩石组成-宏观、微观特征
煤是由古代植物死亡后的残骸经过复杂的生物化学、物理
化学和地球化学作用转变而成的固体可燃有机矿产。 从岩石学观点看，煤属于沉积岩，是一种固体可燃有机岩。
第四章++煤岩学基础
（3）反射荧光色
煤的磨光面用蓝光或紫外光激发而呈现的颜色，称为反 射荧光色。反射荧光色随煤岩组分和煤化程度的不同而 变化，有绿黄色、黄色、棕色等。随煤级增高，荧光减 弱，至高煤阶荧光消失。
(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。
受到煤化程度、煤岩组成和煤风化程度的影响。
（一）颜色
煤的颜色是煤对不同波长可见光波吸收的结果。在不同 的光学条件下，煤呈现不同的颜色。在普通白光照射下， 煤表面反射光线所显示的颜色称为表色。
腐植煤的表色随煤化程度的增高而变化：
①褐煤通常为褐色、褐黑色；
②低中煤化程度的烟煤为黑色，
③高煤化程度的烟煤为黑色略带灰色，无烟煤往往为灰 黑色，带硬度是指煤抵抗外来机械作用的能力。随着外加机 械作用力的性质不同，煤的硬度表现形式也不一样。煤 的硬度分为刻划硬度、压痕硬度和磨损硬度三类。
刻划硬度在矿物学里一般指物质刺入另外一种较软物质 的能力。常以莫氏矿物硬度单位计算，是用标准矿物刻 划煤所测定的相对硬度。即滑石1(硬度最小），石膏2， 方解石3，萤石4，磷灰石5，正长石6，石英7，黄玉8， 刚玉9，金刚石10。宏观煤岩成分中，暗煤硬度最大， 亮煤、镜煤硬度小。煤的硬度还与煤级有关，褐煤和中 煤化程度的烟煤硬度最小，为2~2.5，无烟煤硬度最大， 接近4。
1.表色
根据表色可以明显地区别出褐煤、烟煤和无烟煤。腐泥 煤的表色变化较大，有深灰色、棕褐色、甚至灰绿色至 黑色。煤中的水分能使颜色加深，而煤中的矿物质往往 使煤的颜色变浅。
2.粉色
煤研成粉末的颜色称为粉色。它可用钢针刻划煤的表面 或用镜煤在未上釉的瓷板上刻划条痕而得，粉色也称条 痕色。煤的粉色一般略浅于表色。粉色较固定，用粉色 判断煤的煤化程度效果较好。
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
煤的岩石组成煤岩学基础
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
煤化学 第四章 煤的岩石组成
第四章煤的岩石组成煤是一种固体可燃有机岩。
煤岩学是把煤作为一种有机岩石，以物理方法为主研究媒的物质成分、结构、性质、成因及合理利用的学科。
它是煤地质学的一个分支，与古生物学、沉积岩石学、煤地球化学、煤工艺学和石油地质学等学科密切相关。
煤岩学研究始于1830年，英国人赫顿(Hutton)发展了在显微镜下用透射光观察煤薄片的技术，发现了煤中存在着大量的植物结构，并提出了煤是由植物生成的论断。
1919年英国人斯托普斯(M.Stapes)用肉眼观察煤时，将宏观煤岩成分分为镜煤、亮煤、暗煤和丝炭四种类型，并详细描述了它们的特征和性质的差别。
1924年波托涅编写了《普通煤岩学概论》一书，第一次提出了“煤岩学"这个术语。
1925年德国人斯塔赫(E.Stach)介绍了煤的光片技术，利用反射光观察煤的光片，并使用了油浸物镜研究煤。
1928年斯塔赫和屈耳魏恩又发明了粉煤光片。
1935年斯托普斯建议使用煤岩显微组分这一术语，使煤岩学的研究向微观方向前进了一步。
20世纪初期广泛开展煤的显微镜下的观察、研究，使煤岩学逐渐发展形成一门独立的学科。
显微镜下研究煤是煤岩学的主要手段。
煤的应用领域不断扩大，需求量与日俱增，为使煤得到综合、合理利用，必须加强对煤的物质成分的研究。
煤的显微组分、显微类型和煤化作用是煤岩学的主要研究内容。
煤岩学在地质学领域和工业中的应用日益广泛。
应用煤岩学方法确定的煤岩组成和煤化程度，是评定煤的性质和用途的重要依据，也是研究煤的生成和变质的重要基础。
第一节宏观煤岩组成一、宏观煤岩成分宏观煤岩成分是用肉眼可以区分的煤的基本组成单位。
在国际煤岩学界，宏观煤岩成分称为煤岩类型(Lithotype of coal).指煤层中肉眼可以识别的不同条带，是用肉眼区分煤的岩石分类的基本组成单位。
腐植煤煤层通常由镜煤(光亮条带)、亮煤(半光亮条带)、暗煤、(暗淡条带)和丝炭(矿物木炭)组成。
根据颜色、光泽、断口、裂隙、硬度等性质，用肉眼可以将煤区分为镜煤、亮煤、暗煤和丝炭四种宏观煤岩成分。
煤岩学基础
微观方法－用显微镜研究煤
显微镜下研究煤的方法： 研究方法 研究对象
透射光法
煤的薄片
研究内容
侧重点
煤的有机显微组分的透
光色、透明度、形态、结 煤的成因研
构和轮廓等
究
反 普通反射光 射 （a）
光 油浸反射光 法 （o）
煤光片、 煤砖光片
煤的有机显微组分的反 射色、形态、结构、轮廓 、突起、反射率、显微硬 度等
1.1 镜质组（ Vitrinite）的成因
通过木质素组织凝胶化作用形成。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。一方 面是植物组织在微生物作用下，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；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50－80％，甚至90％。
煤岩显微组分的反射率
①在与煤层层面成任意交角的切面上 最大反射率不变，而反射率则随交角 不同而变化，源于煤中晶体的各向光 学异性； ②从长焰煤到无烟煤，Rmaxo增加十几 倍，而Rmax只增加两三倍。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
煤岩显微组分的反射率变化规律
①镜质组的反射率随挥发分降低有 规律地均匀提高 ②反射率从低到高的次序为稳定组 、镜质组、丝质组。 ③在Romax=1.5稳定组、镜质组的区 别消失；Cdaf在87~89% ③ 镜质组最大反射率作为煤化程 度的指标（为什么？)
3.2 煤岩组分的定量方法
试片随之移动。如此测定第“一、第二……等测线，直至 测完整个试片。显然，含量高的组分，出现在视域中心 (十字丝交点上)的机会多，按的次数必然愈多。因此， 每一个键上按的次数与所有键上按的总数之比，就是该 组分的体积百分含量，其计算公式为：
煤岩学
煤的抗磨硬度指煤岩组分 的抗磨强度，用煤在研磨抛光 时的阻力大小来表示，表现为 各显微组分的突起的高低。它
表示煤的相对硬度大小。
煤的显微硬度与煤化程度的关系
第二节 煤的宏观研究
煤的宏观研究：是指用肉眼或借助放大镜观察煤的岩石特 征，包括煤的宏观物理性质、结构、构造、宏观煤岩组分和 宏观煤岩类型等。
第三章 煤岩学的基本知识
煤是固体可燃有机矿产，是一种特殊的沉积岩。其岩石组 成比较复杂，常具有明显的不均匀性，主要由有机物质组成， 含有无机矿物杂质。
煤岩学是从岩石学的角度研究煤的物质组成、物理性质
和结构、构造并确定其成因及合理应用的边缘学科。
煤岩学的 研究方法
显微研究：是在显微镜下依据煤的形态特征和 光学性质研究显微煤岩组分、显微煤 岩类型、显微物理性质等。
煤的宏观研究的意义：能够初步确定煤的成因类型、煤化程度、宏观 组成、煤层的结构及其复杂程度等，为评价煤质、研究煤（煤层）的形 成环境、煤层对比、煤层开采、煤的综合利用等问题提供依据。
一、煤的宏观物理性质
煤的宏观物理性质有煤的光学性质、力学性质、空间结构 性质、热性质、电磁性质等，主要包括煤的颜色、条痕色、 光泽、硬度、脆度、断口、裂隙、密度、表面积、孔隙度、 导电性等方面。
煤的折射率是光线通过煤的界面时发生折射后进入煤的内
部，其入射角的正弦和折射角的正弦之比，用N表示。随着煤
化程度的增高，煤的折射率也相应增高，从1.680增至2.02。
（二）煤的显微硬度、抗磨硬度
煤的显微硬度（维氏硬度， HV）指在显微镜下以很小的负 荷压力（0.01kg~0.02kg）将 金刚石锥压入煤的显微组分， 测量压痕大小，得到显微硬度 值。压痕越大，煤的显微硬度 越小；反之，显微硬度越大。 它表示煤的绝对硬度大小。
表示煤的相对硬度大小。
煤的显微硬度与煤化程度的关系
第二节 煤的宏观研究
煤的宏观研究：是指用肉眼或借助放大镜观察煤的岩石特 征，包括煤的宏观物理性质、结构、构造、宏观煤岩组分和 宏观煤岩类型等。
第三章 煤岩学的基本知识
煤是固体可燃有机矿产，是一种特殊的沉积岩。其岩石组 成比较复杂，常具有明显的不均匀性，主要由有机物质组成， 含有无机矿物杂质。
煤岩学是从岩石学的角度研究煤的物质组成、物理性质
和结构、构造并确定其成因及合理应用的边缘学科。
煤岩学的 研究方法
显微研究：是在显微镜下依据煤的形态特征和 光学性质研究显微煤岩组分、显微煤 岩类型、显微物理性质等。
煤的宏观研究的意义：能够初步确定煤的成因类型、煤化程度、宏观 组成、煤层的结构及其复杂程度等，为评价煤质、研究煤（煤层）的形 成环境、煤层对比、煤层开采、煤的综合利用等问题提供依据。
一、煤的宏观物理性质
煤的宏观物理性质有煤的光学性质、力学性质、空间结构 性质、热性质、电磁性质等，主要包括煤的颜色、条痕色、 光泽、硬度、脆度、断口、裂隙、密度、表面积、孔隙度、 导电性等方面。
煤的折射率是光线通过煤的界面时发生折射后进入煤的内
部，其入射角的正弦和折射角的正弦之比，用N表示。随着煤
化程度的增高，煤的折射率也相应增高，从1.680增至2.02。
（二）煤的显微硬度、抗磨硬度
煤的显微硬度（维氏硬度， HV）指在显微镜下以很小的负 荷压力（0.01kg~0.02kg）将 金刚石锥压入煤的显微组分， 测量压痕大小，得到显微硬度 值。压痕越大，煤的显微硬度 越小；反之，显微硬度越大。 它表示煤的绝对硬度大小。
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。
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• 镜质组：透射光呈橙红\棕红\棕黑\黑， 透明或半透明，较均一，不含或少含矿 物质。普通反射光下呈灰色，油浸反射 光下呈深灰色灰\浅灰\白，无突起。
1、煤的有机显微组分
• 惰质组（丝质组）：透射光下呈棕黑到黑色 ，不透明。反射光下突起高，呈白色，油浸 反射光时呈亮白色。
• 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，蓝光激发下绿黄色\亮黄色\ 橙黄色\褐色。
无定型无结构
基质镜质体，粗粒体，树皮体
均质镜质体（中部），小孢子体，粗粒体
基质镜质体，粗粒体，树皮体
D微粒体：呈圆形，粒径很小，一般小于1 微米，往往呈分散状态存在于无结构镜质 体体中，有时充填于镜质组的孢腔中。
透射光， 结构镜质 体
微粒体
E碎屑镜质体，碎屑惰质体。
E菌类体：由菌类和分泌物（主要指树脂） 形成的惰质体。
透射光，均质镜质体
b 基质镜质体： 由植物的木质纤维组织经凝胶化作用彻底 分解，胶体溶液凝聚而成。 不显示任何细胞结构 没有固定形态 胶结其他各种显微组分
透射光，基质镜质体，粗粒体、树皮体
透射光，富氢基质镜质体（橙红色）， 结构半镜质体（暗红色）
透射光，结构镜质体，基质镜质体，小孢 子，角质体
透射光，木栓质体（黄色），鞣质体（红色）
透射光，木栓质体（黄色），鞣质体（红色）
D、树脂体：植物分泌组织的分泌物 形状多样：圆形、椭圆形、也有不规则形 状 透射光：黄色、浅黄色，透明或半透明
透射光，微暗亮煤；树脂体。
透射光，树脂体（黄色）
透射光，树脂体，基质镜质体，小袍子体等
透射光，树脂体。
A、孢子体：包括孢子和花粉的外包壁 雌性的孢子体称大孢子，直径为0.1-0.3mm 雄性的孢子体一般小于0.1mm，称小孢子。 在煤中被挤压呈扁平体，纵切面为封闭的 长环状，折曲处呈钝圆形。
透射光，大胞子体
在煤中被挤压呈扁平体，纵切 面为封闭的长环状，折曲处呈
钝圆形。
基质镜质体（红），孢子体和树皮体（黄）
• 丝炭化作用：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 。
• 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，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。
• 植物组织经凝胶化作用并经煤化作用后形成镜质组 。
1.1 镜质组（又称凝胶化组分）的成因
• 根据凝胶化程度的不同，镜质组还可细分为：
• 结构镜质体:
•
结构镜质体1，结构镜质体2
• 无结构镜质体
•
均质结构镜质体 胶质镜质体
•
基质镜质体 团块镜质体
• 碎屑体
A、结构镜质体：
能在显微镜下见到一定植物细胞结构。 即来源于植物的树干、树枝、叶和根等组 织器官，以细胞形态保留在煤中的镜质化 细胞壁。 细胞结构完整或受压变形； 细胞腔往往被无结构镜质体充填。
透射光，小孢子体，角质体
C、木栓质体： 主要由植物的周皮组织中木栓层转变而来 有多层扁平的长方形木栓细胞壁组成，排 列规则；细胞腔有时中空，有时充填团块 镜质体 纵切面呈叠砖状或叠瓦状构造 弦切面呈鳞片状
透射光，木栓质体，胞腔充填团块镜质体
透射光，木栓质体（黄色），鞣质体（红色）
鞣质体 细胞分 泌物转 变成的 团块腐 植体。
煤岩学研究的目的在于：通过煤岩成分的鉴定来阐 明煤的成因和煤岩成分在成煤过程中的变化对煤质的影 响，更合理地进行煤的分类，并搞清楚煤岩成分的各种 不同的物理、化学及工艺性质，从而指导煤的合理利用 和工艺加工。
主要内容： 煤岩组成的研究方法； 有机显微组分的特征及其成因； 煤岩学应用
第一节 概述
• 1、什么是煤岩学？ 用岩石学的观点和方法研究煤的组成和性质。
煤的岩石组成煤岩学基 础
2020年4月28日星期二
第四章 煤的岩相组成
煤是一种有机生物岩，煤岩学是用研究岩石的方法 来研究煤的学科。它是与煤地质学、古生物学、煤化学 和煤工艺学等学科相关的一门边缘学科。
它以显微镜为主要工具，兼用肉眼和其他技术手段， 研究自然状态下煤的岩相组成、成因、结构、性质、煤 化度及其加工利用特性。
C粗粒体：一种无结构或者没有显示结构的 无定形的丝炭作用基质，胶结着孢子体、 角质体、树脂体和丝质体等显微组分。
具有不固定的形态特征，其大小为10~100 微米或更大。
透射光，粗粒体，孢子体，基质镜质体。
浑圆形颗粒，透射光下黑褐色，反射光下白色至浅灰色
粗粒体．孢子体，镜质体。
角质体，基质镜质体，粗粒体。
蜂窝状、 似菊花状 。
发射荧光 ，蓝光激 发
结构镜质组、结构半镜质组、半丝质组渐变过渡
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稳定组分 。
• 2、煤岩学研究方法 • 宏观方法－用肉眼或放大镜观察煤，根据其颜色、
条痕色、光泽、硬度、断口等特征，识别煤岩类型 、判断煤的性质。适用于野外勘探和采煤工作，太 粗略。 • 微观方法－用显微镜研究煤
由于浸油的折光率与物镜透镜
微观方法－用显微镜研究光煤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
d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。
Байду номын сангаас木栓质体 ，胞腔充 填团块镜 质体
d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。
C、碎屑镜质体
由镜质组碎屑（＜10微米）组成，呈粒状或不规则形状
1.2、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。
透射光，富氢基质镜质体，红色中显黄色调
透射光，富氢基质镜质体，红色中显黄色调
c 胶质镜质体：泥炭和褐煤阶段腐植溶胶充 填在死亡植物的细胞或其它空腔中的胶状 沉淀物。
充填于细胞腔或裂隙中的均一致密的胶状 无结构镜质体。
数量很少
无确定形态，不含其他杂质
一种真正没有结构的凝胶
透射光，结构镜质体，胶质镜质体
3.1显微煤岩组分分类与命名 关于煤岩显微组分的分类，国内外曾提出许
多分类方案，名词术语也不尽一致。 方案可分为两种类型： 一类侧重于成因研究，组分划分得较细，常
用透光显微镜观察；煤田地质部门 另一类侧重于工艺性质及其应用的研究，组
分划分得较为简明，常用反光显微镜观察。 煤炭使用部门
（1）中国烟煤显微组分的分类与命名
透射光下：薄片 2×匀2的cm整，体厚，0使.02射m入m物。镜根的据成颜象光
色、形态和结构识别显线微增煤多岩，组提分高、了判视断野煤中的各性显质微组 在普反通射反光射下光：或光油片浸反直分易变射径质影于光2 系象识下cm列的别，，中反。根厚，差从据1.在和长颜5-油清焰2色c浸晰 煤、m物度 到形圆镜， 无态柱下使 烟、体反其 煤结。射更 的 构、突起、反光性等特率征增识长别了煤十岩几组倍分，、而判在断干煤物的镜性下
凝胶和丝炭化作用也可能交替发生，除完 全丝炭化的物质不可能再进行凝胶化外， 处于丝炭化过程中的中间产物都可以再凝 胶化；处于凝胶化任何阶段的产物也都可 再进行丝炭化，半丝质体、微粒体和无结 构丝质体等就是这样形成的。
A丝质体
镜下特征：保存着明显的细胞结构，胞腔大 而胞壁薄，胞腔形状有长方形、圆形或扁圆 形。反射油浸镜下呈亮白色或亮黄白色，高 突起；透射光下呈黑色。在煤中常呈透镜状 或碎块状出现，有时可成一薄层而形成单组 分。
• 稳定组分在煤中的含量不大，对煤的性 质影响很小。个别情况下，有稳定组分 富集的煤出现，如乐平树皮煤、抚顺烛
1.3、壳质组（又称稳定组）的成因
• 煤中常见的稳定组分有：孢子体、 树脂体、角质体、木栓体、藻类体等。 稳定组分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。
透射光，松柏银杏结构镜质体，横切面示 生长年轮。
透射光，鳞木结构镜质体
透射光，真菌结构(镜质)体。
透射光，科达木结构镜质体，横切面， 正方形或近等径多边形大管腔
透射光，科达木结构镜质体，径切面，显示 交叉场或紧挤的纹孔
透射光，结构镜质体（红），树脂体（黄）
透射光，松柏-银杏结构镜质体，木质部 ，胞腔充满树脂体
透射光，光面大孢子体，厚壁小孢子体
透射光，小孢子体，角质体
透射光，均质镜质体，小孢子
B、角质体：主要来自于植物的叶以及叶柄、 枝芽等表皮的角质蜡和角质层。
呈宽度不等的长条带状
特征：一边外缘平滑 另一边呈明显的锯齿 状 转折端为尖角状
透射光，角质体
透射光，角质体
透射光，均质镜质体，角质体镶边
1.1 镜质组（又称凝胶化组分）的成因
• 通过凝胶化作用形成。成煤植物的组织在气流 闭塞、积水较深的沼泽环境下:
• 一方面微生物作用下，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；
• 另一方面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。
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：高岭石，伊利石，水云母，… 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，…
1、煤的有机显微组分
• 惰质组（丝质组）：透射光下呈棕黑到黑色 ，不透明。反射光下突起高，呈白色，油浸 反射光时呈亮白色。
• 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，蓝光激发下绿黄色\亮黄色\ 橙黄色\褐色。
无定型无结构
基质镜质体，粗粒体，树皮体
均质镜质体（中部），小孢子体，粗粒体
基质镜质体，粗粒体，树皮体
D微粒体：呈圆形，粒径很小，一般小于1 微米，往往呈分散状态存在于无结构镜质 体体中，有时充填于镜质组的孢腔中。
透射光， 结构镜质 体
微粒体
E碎屑镜质体，碎屑惰质体。
E菌类体：由菌类和分泌物（主要指树脂） 形成的惰质体。
透射光，均质镜质体
b 基质镜质体： 由植物的木质纤维组织经凝胶化作用彻底 分解，胶体溶液凝聚而成。 不显示任何细胞结构 没有固定形态 胶结其他各种显微组分
透射光，基质镜质体，粗粒体、树皮体
透射光，富氢基质镜质体（橙红色）， 结构半镜质体（暗红色）
透射光，结构镜质体，基质镜质体，小孢 子，角质体
透射光，木栓质体（黄色），鞣质体（红色）
透射光，木栓质体（黄色），鞣质体（红色）
D、树脂体：植物分泌组织的分泌物 形状多样：圆形、椭圆形、也有不规则形 状 透射光：黄色、浅黄色，透明或半透明
透射光，微暗亮煤；树脂体。
透射光，树脂体（黄色）
透射光，树脂体，基质镜质体，小袍子体等
透射光，树脂体。
A、孢子体：包括孢子和花粉的外包壁 雌性的孢子体称大孢子，直径为0.1-0.3mm 雄性的孢子体一般小于0.1mm，称小孢子。 在煤中被挤压呈扁平体，纵切面为封闭的 长环状，折曲处呈钝圆形。
透射光，大胞子体
在煤中被挤压呈扁平体，纵切 面为封闭的长环状，折曲处呈
钝圆形。
基质镜质体（红），孢子体和树皮体（黄）
• 丝炭化作用：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 。
• 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，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。
• 植物组织经凝胶化作用并经煤化作用后形成镜质组 。
1.1 镜质组（又称凝胶化组分）的成因
• 根据凝胶化程度的不同，镜质组还可细分为：
• 结构镜质体:
•
结构镜质体1，结构镜质体2
• 无结构镜质体
•
均质结构镜质体 胶质镜质体
•
基质镜质体 团块镜质体
• 碎屑体
A、结构镜质体：
能在显微镜下见到一定植物细胞结构。 即来源于植物的树干、树枝、叶和根等组 织器官，以细胞形态保留在煤中的镜质化 细胞壁。 细胞结构完整或受压变形； 细胞腔往往被无结构镜质体充填。
透射光，小孢子体，角质体
C、木栓质体： 主要由植物的周皮组织中木栓层转变而来 有多层扁平的长方形木栓细胞壁组成，排 列规则；细胞腔有时中空，有时充填团块 镜质体 纵切面呈叠砖状或叠瓦状构造 弦切面呈鳞片状
透射光，木栓质体，胞腔充填团块镜质体
透射光，木栓质体（黄色），鞣质体（红色）
鞣质体 细胞分 泌物转 变成的 团块腐 植体。
煤岩学研究的目的在于：通过煤岩成分的鉴定来阐 明煤的成因和煤岩成分在成煤过程中的变化对煤质的影 响，更合理地进行煤的分类，并搞清楚煤岩成分的各种 不同的物理、化学及工艺性质，从而指导煤的合理利用 和工艺加工。
主要内容： 煤岩组成的研究方法； 有机显微组分的特征及其成因； 煤岩学应用
第一节 概述
• 1、什么是煤岩学？ 用岩石学的观点和方法研究煤的组成和性质。
煤的岩石组成煤岩学基 础
2020年4月28日星期二
第四章 煤的岩相组成
煤是一种有机生物岩，煤岩学是用研究岩石的方法 来研究煤的学科。它是与煤地质学、古生物学、煤化学 和煤工艺学等学科相关的一门边缘学科。
它以显微镜为主要工具，兼用肉眼和其他技术手段， 研究自然状态下煤的岩相组成、成因、结构、性质、煤 化度及其加工利用特性。
C粗粒体：一种无结构或者没有显示结构的 无定形的丝炭作用基质，胶结着孢子体、 角质体、树脂体和丝质体等显微组分。
具有不固定的形态特征，其大小为10~100 微米或更大。
透射光，粗粒体，孢子体，基质镜质体。
浑圆形颗粒，透射光下黑褐色，反射光下白色至浅灰色
粗粒体．孢子体，镜质体。
角质体，基质镜质体，粗粒体。
蜂窝状、 似菊花状 。
发射荧光 ，蓝光激 发
结构镜质组、结构半镜质组、半丝质组渐变过渡
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稳定组分 。
• 2、煤岩学研究方法 • 宏观方法－用肉眼或放大镜观察煤，根据其颜色、
条痕色、光泽、硬度、断口等特征，识别煤岩类型 、判断煤的性质。适用于野外勘探和采煤工作，太 粗略。 • 微观方法－用显微镜研究煤
由于浸油的折光率与物镜透镜
微观方法－用显微镜研究光煤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
d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。
Байду номын сангаас木栓质体 ，胞腔充 填团块镜 质体
d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。
C、碎屑镜质体
由镜质组碎屑（＜10微米）组成，呈粒状或不规则形状
1.2、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。
透射光，富氢基质镜质体，红色中显黄色调
透射光，富氢基质镜质体，红色中显黄色调
c 胶质镜质体：泥炭和褐煤阶段腐植溶胶充 填在死亡植物的细胞或其它空腔中的胶状 沉淀物。
充填于细胞腔或裂隙中的均一致密的胶状 无结构镜质体。
数量很少
无确定形态，不含其他杂质
一种真正没有结构的凝胶
透射光，结构镜质体，胶质镜质体
3.1显微煤岩组分分类与命名 关于煤岩显微组分的分类，国内外曾提出许
多分类方案，名词术语也不尽一致。 方案可分为两种类型： 一类侧重于成因研究，组分划分得较细，常
用透光显微镜观察；煤田地质部门 另一类侧重于工艺性质及其应用的研究，组
分划分得较为简明，常用反光显微镜观察。 煤炭使用部门
（1）中国烟煤显微组分的分类与命名
透射光下：薄片 2×匀2的cm整，体厚，0使.02射m入m物。镜根的据成颜象光
色、形态和结构识别显线微增煤多岩，组提分高、了判视断野煤中的各性显质微组 在普反通射反光射下光：或光油片浸反直分易变射径质影于光2 系象识下cm列的别，，中反。根厚，差从据1.在和长颜5-油清焰2色c浸晰 煤、m物度 到形圆镜， 无态柱下使 烟、体反其 煤结。射更 的 构、突起、反光性等特率征增识长别了煤十岩几组倍分，、而判在断干煤物的镜性下
凝胶和丝炭化作用也可能交替发生，除完 全丝炭化的物质不可能再进行凝胶化外， 处于丝炭化过程中的中间产物都可以再凝 胶化；处于凝胶化任何阶段的产物也都可 再进行丝炭化，半丝质体、微粒体和无结 构丝质体等就是这样形成的。
A丝质体
镜下特征：保存着明显的细胞结构，胞腔大 而胞壁薄，胞腔形状有长方形、圆形或扁圆 形。反射油浸镜下呈亮白色或亮黄白色，高 突起；透射光下呈黑色。在煤中常呈透镜状 或碎块状出现，有时可成一薄层而形成单组 分。
• 稳定组分在煤中的含量不大，对煤的性 质影响很小。个别情况下，有稳定组分 富集的煤出现，如乐平树皮煤、抚顺烛
1.3、壳质组（又称稳定组）的成因
• 煤中常见的稳定组分有：孢子体、 树脂体、角质体、木栓体、藻类体等。 稳定组分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。
透射光，松柏银杏结构镜质体，横切面示 生长年轮。
透射光，鳞木结构镜质体
透射光，真菌结构(镜质)体。
透射光，科达木结构镜质体，横切面， 正方形或近等径多边形大管腔
透射光，科达木结构镜质体，径切面，显示 交叉场或紧挤的纹孔
透射光，结构镜质体（红），树脂体（黄）
透射光，松柏-银杏结构镜质体，木质部 ，胞腔充满树脂体
透射光，光面大孢子体，厚壁小孢子体
透射光，小孢子体，角质体
透射光，均质镜质体，小孢子
B、角质体：主要来自于植物的叶以及叶柄、 枝芽等表皮的角质蜡和角质层。
呈宽度不等的长条带状
特征：一边外缘平滑 另一边呈明显的锯齿 状 转折端为尖角状
透射光，角质体
透射光，角质体
透射光，均质镜质体，角质体镶边
1.1 镜质组（又称凝胶化组分）的成因
• 通过凝胶化作用形成。成煤植物的组织在气流 闭塞、积水较深的沼泽环境下:
• 一方面微生物作用下，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；
• 另一方面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。
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：高岭石，伊利石，水云母，… 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，…