煤地质学 _生活百科

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煤地质学【煤地质学】煤地质学是以地质理论为基础，研究煤、煤层、含煤岩系、煤盆地以及与煤共生的其他矿产（油页岩、煤成气等）的物质成分、成因、性质及其分布规律的学科。也称煤田地质学。是地质学中形成较早的分支学科。煤地质学与大地构造学、构造地质学、沉积学、矿床学、地球物理探矿和石油地质学等密切相关。
基本介绍中文名：煤地质学
属于：地质学
对象：煤
理论基础：地质理论
学科内容概念煤田地质学的概念　它是研究煤在地壳中分布、聚集规律的科学。简史煤田地质学简史　18世纪后半叶，蒸气机的广泛套用带来了工业革命，促进了煤炭资源的需求。为了寻找煤炭资源，欧洲许多国家成立了地质调查机构，进行地质找矿。19世纪末到20世纪初，电力、冶金和炼钢等工业飞速发展，加速了对煤炭资源的需求，一些已开发国家进行了大规模地质调查，发表了许多煤地质学方面的学术成果。1924年，德国学者波多涅发表了《普通煤岩学概论》一书。我国煤地质学的研究起源于鸦片战争。1922年，中国地质学会成立。新中国成立后，开展了两次大规模煤田预测工作，出版了许多区域性煤田地质着作。目前，煤地质学发展日趋成熟，综合地层学、沉积学等理论，煤地质学的发展仍呈现勃勃生机。研究内容①成煤的原始物质和植物的堆积环境。②泥炭化作用和腐泥化作用。③煤化作用及变质作用类型。④煤的物理性质。⑤含煤沉积体系。⑥聚煤盆地及聚煤规律。⑦煤的伴生矿产资源（煤层气）。⑧中国煤田地质特徵。研究方法结合植物学、沉积学、地层学和构造地质学等理论，利用现代测试技术手段进行综合研究。学习意义掌握煤田分布的规律，可以为预测和开发煤炭资源服务；了解煤的物理化学性质，可以为煤的加工利用及开发新产品服务。成煤物质1、煤的概念：煤是一种固态的可燃有机岩。2、成煤作用的概念：从植物死亡、堆积一直到转变成煤，经历了複杂的生物化学、物理化学及地球化学等一系列变化，这些作用总称为成煤作用。3、成煤作用的两个阶段：第一阶段是腐泥化阶段或泥炭化阶段。在这一阶段，植物的遗体被微生物分解、化合、聚积，低等植物转变为腐泥，高等植物转变为泥炭。第二阶段为煤化作用阶段。由于地壳沉降，植物死亡后形成的泥炭或腐泥埋藏于地下深处，在温度和压力条件下发生固结成岩作用和变质作用。泥炭转变为年轻的褐煤所经历的作用是成岩作用，从年轻的褐煤转变为老褐煤、烟煤和无烟煤所经历的作用称为变质作用。1、植物的演化与成煤作用的关係：　植物是成煤的主要原始物质，因此植物的演化直接影响煤的形成。①菌藻类植物时代。太古代到早泥盆世。②早期维管植物时代。晚志留世到中泥盆世，水生植物向陆生植物过渡。③蕨类和古老裸子植物时代。晚泥盆世到晚二叠世，高等植物繁盛时期，典型植物是高大的乔木，聚煤作用强，石炭-二叠纪是第一大聚煤期。④裸子植物时代。晚二叠世到中生代，受海西和印支构造运动影响，陆地面积扩大，地形高差明显，侏罗纪和早白垩纪是第二大聚煤期。我国西部侏罗纪煤炭资源是全国煤炭资源总量的60%左右。⑤被子植物时代。早白垩世到古近纪和新近纪，构造活动强烈，气候分带明显，是第三大聚煤期。2、植物的组成植物主要由碳水化合物（纤维素、半纤维素和果胶质）、木质素、蛋白质和脂类化合物组成。低等植物主要由蛋白质和碳水化合物组成，脂类含量较高。高等植物以纤维素、半纤维素和木质素为主。①碳水化合物（纤维素、半纤维素和果胶质）纤维素是构成植物细胞壁的主要物质，易于水解，水解后呈胶体状。②木质素木质素也是构成植物细胞壁的主要物质，比纤维素稳定，不易水解。在沼泽环境中被微生物分解，参与形成腐植质。③蛋白质蛋白质是植物细胞质的主要物质，在植物体中所占比例不大，亲水性强，煤中的N和S与植物的蛋白质有关。④脂类化合物不溶于水，可溶于有机溶剂。脂类化合物包括脂肪、蜡质、树脂、角质、木栓质和孢粉质。脂肪性质较稳定，分解形成脂肪酸；蜡质、树脂、角质、木栓质性质稳定，孢粉质性质很稳定，能耐一定的温度和酸、硷处理，常保存于煤中。成煤环境1、沼泽的概念沼泽是地表土壤充分湿润、季节性或长期积水，丛生着喜湿性植物的低洼地段。形成泥炭层堆积的沼泽称泥炭沼泽。它既不是真正的陆地，也不是水体，而是介于二者之间的过渡状态。2、泥炭的形成与积累植物死亡后，经生物化学作用分解、合成和聚积，当有机物堆积量超过分解量时，才会形成泥炭层。泥炭沼泽垂直剖面分三层：表层（氧化环境）、中间层（过渡海景）、底层（还原环境）。3、植物残骸的堆积方式以原地堆积为主，少数是异地堆积。具有工业可采意义的煤层大都是原地堆积。泥炭沼泽1、泥炭沼泽的类型根据泥炭沼泽的表面形态、水源补给、营养和植被特徵，可以分为三种类型：①低位泥炭沼泽低位泥炭沼泽潜水位较高，水源补给充足、营养丰富、植被茂盛。易堆积泥炭层。②高位泥炭沼泽高位泥炭沼泽潜水位较低，水源补给主要依靠降水，营养差，多为草本和苔藓，不利于泥炭层形成。③中位泥炭沼泽中位泥炭沼泽的状态介于上述二者之间。2、泥炭沼泽的发育地段①滨海平原。具有低位泥炭沼泽发育环境。②内陆的河流、湖泊。③山地和高原地段。3、泥炭沼泽形成的方式①水域转化为泥炭沼泽，又包括三种模式：浅水缓岸湖转化为泥炭沼泽，植物生长类型具有分带现象，在泥炭形成过程中，湖水不断淤浅，植物类型也相应推移。深水陡岸湖转化为泥炭沼泽，浮游植物死亡后，沉入湖底，转化为泥炭。河流转化为泥炭沼泽，类似浅水缓岸湖转化模式。②陆地沼泽化地面上封闭的洼地可能形成沼泽。第四节泥炭的主要组成及性质1、泥炭的化学组成泥炭中除了含有大量的水分外，还包括有机质和矿物质。①有机质。包括植物残体和腐植质。泥炭有机质含量是指有机质占泥炭乾物质总量的百分比。我国泥炭以草本泥炭为主，有机质含量占60%左右。有机质中， C：55% ， O：35% ， H：6% ， N：2% ， S：0.3% 在泥炭有机质中，以稀硷溶液提取的物质称为腐植酸，是泥炭的特徵组分，腐植酸不是单一化合物，而是由分子大小不同、结构也不同的羟基芳香羧酸组成的混合物。②矿物质泥炭中的矿物质主要来源于风、水流挟带的矿物质通过沉积作用，转化为泥炭的组分。常见的矿物质有石英、次生粘土矿物。元素以硅为主，其次是铁、铝、钙、镁，矿物质的另一来源是植物本身。2、泥炭的物理化学性质①分解度：是指植物残体由于腐解作用失去细胞结构物质的相对含量，或者是泥炭中无定形腐植质占有机质的百分含量。②含水性有湿度和持水量两种表示方法。泥炭湿度是指泥炭中水分占泥炭总重的百分比。持水量是指泥炭中水分占泥炭乾物质重量的百分比。③泥炭的比重和容重泥炭的比重一般为1.4左右，藓类泥炭较轻，木本泥炭和草本泥炭偏重。无量纲。泥炭在自然状态下的容重称湿容重，乾燥后的容重称乾容重。单位是g/cm④结构和颜色泥炭结构疏鬆多孔，力学稳定性差。苔藓泥炭呈海绵状，草本泥炭呈纤维状，木本泥炭为碎块状。泥炭的颜色与植物、分解度和矿物质有关。例如，苔藓泥炭呈黄色，分解转变为腐植质呈黑色，含蓝铁矿呈蓝色，含菱铁矿呈浅绿色。⑤泥炭的可燃性泥炭具有可燃性，用发热量表示。我国泥炭发热量多在10-12MJ/Kg 。3、泥炭的类型根据植物的组成，泥炭分为草本泥炭、木本泥炭和藓类泥炭。泥炭类型灰分含量分解能力酸硷度含水量颜色弹性草本泥炭较高较强微酸硷性较少暗较差木本泥炭较低较弱少红褐色差藓类泥炭低弱酸性高淡强第二章第一节泥炭化作用1、泥炭化的生物化学变化可分为两个阶段：生物化学分解和生物化学合成。①植物残骸中的有机化合物经氧化分解、水解，转化为简单的化学性质活泼的化合物。②分解产物之间合成较稳定的有机化合物，如腐植酸、沥青质。形成腐植酸的过程或作用称为腐植化作用，腐植化作用不是生物作用，而是在氧化环境中的化学作用。2、凝胶化作用植物在泥炭化过程中经历了腐植化作用后，继而将经历凝胶化作用；凝胶化作用是指植物的主要组成部分在泥炭化过程中经过生物化学变化和物理化学变化，形成以腐植酸和沥青质为主要成分的胶体物质的过程。由于植物的木质素和纤维素在物理化学性质上都属于凝胶体，吸水能力强，在还原环境中逐渐分解，细胞壁先吸水膨胀，胞腔缩小，最后完全丧失细胞结构，形成无结构胶体，或进一步转化为溶胶；当电性、酸硷性、温度变化时，产生胶体化学变化，上述物质形成凝胶状态。因为这一过程既有厌氧生物作用，又有胶体化学作用，所以又称“生物化学凝胶化作用” 。3、丝炭化作用当沼泽表面比较乾燥，氧供应充足的情况下，植物细胞壁中的木质素和纤维素在微生物参与下脱氢、脱水，碳含量增加，氧化到一定阶段后植物遗体迅速转入弱氧化或还原环境中，或被泥沙覆盖后中断氧化作用，这个过程称为丝炭化作用。如果丝炭化过程持续进行，将可能导致植物遗体全部分解。当植物遗体存在氧化和还原环境交替变化时，丝炭化和凝胶化作用可能交替进行。需说明的是，当丝炭化作用充分形成丝炭物质后，凝胶化作用也就终止了。第二节残植化作用残植化作用是泥炭化作用中的一种特殊情况。当泥炭沼泽水流畅通时，在长期供氧充足情况下，不稳定组分被充分分解，被流水带走，稳定组分富集的过程。还有一种情况是，当沼泽潜水面下降，植物遗体没有被水覆盖而强烈氧化，造成稳定组分富集。残植化作用的产物经煤化作用形成残植煤。第三节腐泥化作用在湖泊、沼泽水深地带、海湾、浅海等水体中，低等植物藻类和浮游生物遗体在还原环境中厌氧微生物的参与下，经过複杂的生物化学变化形成富含水分的有机软泥。这个过程称腐泥化作用。低等植物经分解、缩合和聚合，形成富水棉絮状的胶体物质，经脱水和压实，形成腐泥。腐泥的颜色一般为黄色、暗褐色和黑灰色。第四节泥炭成分、性质不同的影响因素1、植物群落木本植物富含纤维素和木质素，易形成凝胶化物质，形成的煤以光亮煤为特徵；草本植物含有较多的纤维素和蛋白质，不稳定成分分解，稳定组分富集，形成富含稳定组分（壳质组）的煤，氢含量和焦油产出率高；苔藓植物能分泌防腐剂，因此苔藓类泥炭常保留较多的不稳定组分。2、营养供应根据植物生长的营养供应，可分为三种类型：富营养型、中营养型和贫营养型。低位泥炭沼泽常形成富营养型泥炭，高位泥炭沼泽常形成贫营养型泥炭，中位泥炭沼泽常形成中营养型泥炭。3、介质的酸度酸度高不利于细菌生存，中性或弱硷性有利于细菌繁殖。富钙的沼泽中，多以石灰岩为基底，喜氧细菌活跃，水生植物为主，形成的煤中S、N含量高，可能与硫细菌的强烈活动有关。高位泥炭沼泽中，酸度高，加上藓类可分泌防腐剂（酚类），不利于细菌生存，所以植物的细胞结构能保存下来。4、氧化还原条件泥炭的表层处于氧化环境中，容易被氧化形成丝炭；泥炭的底层处于还原环境中，容易形成镜质组煤。根据成煤的原始物质和堆积环境，煤分为三类：①腐植类：腐植煤、残植煤。高等植物在沼泽环境中形成。②腐植腐泥类：腐植腐泥煤。高低等植物混合，在湖泊和沼泽环境中形成。③腐泥类：腐泥煤。低等植物和少量动物在湖泊、沼泽深水部位形成。第三章煤化作用及煤的变质作用类型第一节煤化作用的阶段和特徵1、煤化作用的两个阶段①煤的成岩作用泥炭形成后，由于盆地沉降，在上覆沉积物的覆盖下埋藏于地下，经压实、脱水、增碳作用，逐渐固结，经过物理化学作用转变成年轻的褐煤，称为煤的成岩作用。在成岩过程中，木质素和纤维素继续参与形成腐植酸，已形成的腐植质形成凝胶化组分。②煤的变质作用年轻的褐煤在较高的温度、压力和较长的时间作用下，进一步发生物理化学变化，变成老褐煤、烟煤、无烟煤和变无烟煤的过程。在这个过程中，腐植质不断发生聚合反应，稠环芳香系统的侧链减少，芳构化程度提高，分子排列更加规则。2、煤化作用特点 ①增碳化趋势。挥发分减少，碳相对含量增加。②结构单一化趋势。泥炭阶段含多种官能团，到无烟煤阶段只含缩合芳核，最后演化为石墨。③显微组分均一化趋势。④具有不可逆性。⑤发展的非线性。⑥结构緻密化，定向排列化。第二节煤化作用的因素1、温度：受地热梯度的影响。2、时间：也是重要因素。3、压力：压力不产生化学反应，但可以使煤的物理结构发生变化。例如孔隙率、水分含量降低，密度增加，有机大分子定向排列，光的反射率增加。第三节煤化程度指标煤化程度指标，也称煤化指标，煤级指标。常用的煤化程度指标如下：①水分。一般情况下，从低煤级到中高煤级，水分减小。②挥发分。在烟煤阶段，随煤化程度提高，挥发分降低。③镜质组反射率。随煤化程度提高，镜质组反射率增加。④碳含量。随煤化程度提高， C在有机质中的相对含量增加。⑤氢含量。从无烟煤到变无烟煤阶段，氢含量降低明显。⑥发热量。发热量与含水量有关，是低煤化阶段煤化程度指标。⑦壳质组萤光性。壳质组萤光性与反射率互为消长，是低煤化程度指标。⑧X射线衍射。随煤化程度提高，衍射曲线变陡，强度增加。第四节煤的变质作用类型1、根据热源的类型，煤的变质作用可分为三种类型：①深成变质作用。主要是地热引起，又称区域变质作用。②岩浆变质作用。由岩浆侵入产生的热变质作用。③动力变质作用。由构造运动产生的变质作用。构造运动产生的动压力不直接产生化学反应，而摩擦生热可以加速煤的变质作用。2、希尔特定律德国学者希尔特根据西欧煤田地质规律提出，在地层大致水平的情况下，深度每增加100米，煤的挥发分降低2.3% ，即煤的变质程度随埋藏深度的增加而提高。煤炭分类1、煤的工业分类中的一些基本概念①基的概念：基準，前提条件。例如d,ad,daf,dmmf,ar分别代表乾燥基、空气乾燥基，乾燥无灰基、乾燥无矿物质基和收到基。②煤的粘结性。是指煤粒（d<0.2mm）在隔绝空气加热后能否粘结其本身或惰性物质形成块的能力。③煤的结焦性。是指煤粒隔绝空气加热后能否生成优质焦炭的性质。④煤的全水分。是煤的外在水分（表面水）和内在水分之和。外在水是空气中乾燥失去的水分，剩下的是内在水。⑤挥发分。空气乾燥基煤样在900℃条件下隔绝空气加热7分钟后减少的质量扣除水和二氧化碳的质量。常用乾燥无灰基挥发分表示。Vdaf/%⑥灰分：空气乾燥基煤样加热到815℃完全燃烧后残余物的质量。⑦弹筒发热量。是指单位质量的煤在充有过量氧气的弹筒中燃烧，最终产物为25的二氧化碳、氧气、氮气、硝酸、硫酸、液态水和固态灰时放出的热量。⑧高位发热量。是指单位质量的煤在充有过量氧气的弹筒中燃烧，最终产物为25的二氧化碳、氧气、氮气、二氧化硫、液态水和固态灰时放出的热量。其数值等于弹筒发热量扣除硝酸和硫酸的形成热。⑨低位发热量。是指单位质量的煤在充有过量氧气的弹筒中燃烧，最终产物为25的二氧化碳、氧气、氮气、二氧化硫、气态水和固态灰时放出的热量。其数值等于高位发热量扣除水的汽化热。2、煤的用途火力发电31% ，工业锅炉31% ，民用20% ，炼焦8% ，蒸汽机4% ，煤化工3% ，出口3%3、煤的工业分类依据根据煤化程度指标（挥发分等）和热加工工艺性质（粘结性、发热量等）。4、中国煤炭分类表及说明①煤的数码编号说明：十位数表示乾燥无灰基挥发分的大小，个位数表示它的粘结性大小。十位数字大，表示挥发分高；个位数字大，表示粘结性高。②无烟煤分类：3个编号。类别编号挥发分Vdaf/%氢含量Hdaf/%无烟煤一号01老无烟煤0-3.50-2无烟煤二号02典型无烟煤3.5-6.52-3无烟煤三号03新无烟煤6.5-103-4③烟煤分类：24个编号挥发分10-20% ， 20-28% ， 28-37% ， 37%以上，分别为低、中、中高和高挥发分。粘结指数G 0-5 ， 5-20 ， 20-50 ， 50-65 ， 65以上，分别为不粘、弱粘、中低粘、中高粘和强粘结性。④褐煤分类：2个编号类别编号挥发分Vdaf/%目视比色法透光率PM褐煤一号51新褐煤37以上≤30褐煤二号52老褐煤37以上30-50⑤中国煤的分类14大类：褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤和无烟煤。17小类5、煤的可选性及评价方法①选煤的概念利用煤与矿物杂质物理化学性质的不同，设法除去矿物杂质，提高煤质量规格的过程。②选煤方法主要是重力选煤，利用煤与矿物杂质密度的不同，採用跳汰选煤或重介质洗煤。③煤的可选性把矿物杂质从煤中分离出来达到工业用煤要求的难易程度。用±0.1临近密度物产率表示。④评价方法筛分试验和浮沉试验。煤岩学第一节巨观煤岩组成及煤的物理性质1、巨观煤岩成分：肉眼可以区分的煤的基本组成单位。①镜煤。颜色深黑，光泽最强，贝壳状断口，内生裂隙发育，呈条带状或透镜状，由植物的木质纤维组织经凝胶化作用形成，是一种简单的巨观煤岩成分。②丝炭。颜色灰黑，纤维状结构，丝绢光泽，疏鬆多孔，被矿物充填后坚硬緻密，比重较大，由植物的木质纤维组织经丝炭化作用形成，也是一种简单的巨观煤岩成分。③亮煤。亮煤是複杂的巨观煤岩成分，由植物的木质纤维组织经凝胶化作用，并掺入一些由风或水带来的矿物杂质形成。光泽和亮度仅次于镜煤，断面平坦，内生裂隙不如镜煤发育，常呈较厚分层，是最常见的巨观煤岩成分。④暗煤。暗煤是複杂的巨观煤岩成分，富含壳质组、惰质组或矿物质，光泽暗淡，灰黑色，緻密坚硬，比重大，韧性大，不易破碎，断面粗糙，一般不发育内生裂隙。较为常见。2、巨观煤岩类型按巨观煤岩成分组合及其反映出来的平均光泽强度划分为4种巨观煤岩类型。①光亮煤。主要由镜煤和亮煤组成（大于80%）。②半亮煤。亮煤和镜煤占多数（50-80%）。③半暗煤。亮煤和镜煤占20-50% ，硬度、韧性、比重较大。④暗淡煤。镜煤与亮煤小于20% ，硬度、韧性、比重大。二、煤的物理性质1、光学性质①颜色：表色、粉色、体色、反射色、反射萤光色表色指普通白光照射下煤表面反射的颜色。粉色指煤研成粉末或用钢针刻划煤表面形成条痕的颜色。又称条痕色。体色指把煤表面磨光，在显微镜下观察反射光的颜色。反射萤光色：把煤表面磨光，用蓝光或紫外光激发后呈现的颜色。煤类表色粉色体色反射色反射萤光色褐煤褐色褐色煤级越高，透光性越差煤级越高，反射色越浅煤级越高，萤光色越弱低阶烟煤黑色深褐色高阶烟煤黑色黑色无烟煤黑色深黑色②光泽。煤的新鲜断面的反光能力。与煤成因、煤岩成分、煤化程度和风化程度有关。镜煤→亮煤→暗煤→丝炭，光泽减弱。随煤级增高，光泽增强。③反射率、折射率和吸收率煤的反射率是在垂直照明条件下，煤岩组分磨光面的反射光强度与入射光强度之比。煤的折射率是在光线入射煤的界面时，入射角和折射角的正弦之比。煤的吸收率是被吸收的光能与入射光能量之比。2、机械性质①硬度。抵抗硬物压入表面的能力，分为刻划硬度、压痕硬度和磨损硬度。刻划硬度指用标準矿物刻划煤得到的相对硬度。压痕硬度指用专门的仪器测定的煤的显微硬度。抗磨硬度指用煤磨光面上耐磨阻力的大小表示的硬度。②脆度。物体受外力作用后破碎的性质。脆度大，韧性差，与硬度不直接相关。焦煤脆度最大。③可磨性。研磨的难易程度。煤的可磨性係数指风乾状态下将相同重量的标準煤样和试验煤样由相同粒度研磨到相同细度所消耗的能量比。④压缩性。煤在恆温加压下体积变化的百分数。⑤断口。煤受力后断开的截面。⑥比重、密度。⑦比表面积。每克煤具有的总表面积。M2/g可採用湿润法、BET法、Langmuir等温吸附法、气相色谱法。褐煤和无烟煤比表面积最大。⑧孔隙率。煤中孔隙和裂隙总体积与煤总体积之比，又称孔隙度。⑨导电性。通常用电阻率表示。与煤化程度、水、矿物质、孔隙度和风化程度有关。⑩磁性。煤是抗磁性物质。⑾导热性。煤的比热介于水和矿物之间。水比热大，矿物比热小。三、煤中的裂隙1、内生裂隙：凝胶化物质在温度、压力作用下均匀收缩产生内张力而形成的裂隙。与层理面垂直发育两组。2、外生裂隙：后期构造应力作用的产物，与层理面呈不同角度相交，裂隙内有煤屑。四、煤的结构与构造1、煤的结构分为原生结构和次生结构。原生结构指煤化作用过程中未经构造运动作用形成的煤结构。次生结构指煤层遭受构造运动后的结构，包括碎裂、碎粒、縻棱结构。2、煤的构造煤作为一种沉积岩，具有沉积构造，包括层理、波痕等；有些不具有层理特徵，呈块状构造。原生构造经构造运动后产生次生构造，如滑动镜面、鳞片状构造、揉皱构造等。第二节煤的显微组成一、煤的有机显微组分1、镜质组。由植物的木质纤维组织在还原条件下经凝胶化作用形成。镜质组分为结构镜质体、无结构镜质体和碎屑镜质体。保存有植物细胞结构的称为结构镜质体，没有植物细胞结构的称为无结构镜质体，呈碎屑状分布的称为碎屑镜质体。2、惰质组。又称丝质组，是木质纤维组织在氧化环境下经丝炭化作用形成。C含量高，芳构化程度高，较硬，反射率高，挥发分低，无粘结性。3、壳质组。又称稳定组，类脂组。壳质组还有大量脂肪族成分，氢含量高，加热时产生大量的焦油和气体。粘结性较差或没有，具有萤光性。二、煤的无机显微组分1、煤中矿物质来源①原生矿物。植物通过根吸收的矿物质。②同生矿物。由风、水携带与泥炭同时沉积的矿物质。③后生矿物。煤层形成后，由于水或岩浆的侵入形成于煤体内的矿物。2、煤中矿物质种类粘土矿、碳酸盐矿、氧化物、硫化物、氢氧化物等。第三节煤岩学套用1、根据煤层剖面、生物化石、煤核可以推断煤层沉积史。2、根据煤层形成曲线可以推断沉积历史。3、利用同等深度不同变质程度可以推断构造运动史。第四节煤岩学研究方法一、巨观研究方法肉眼观察煤层剖面，绘製煤岩柱状图，描述分层名称、厚度、结构、构造、矿物质等。二、显微研究方法1、显微煤岩组分定量煤粒d≤1mm ，平均d=0.8mm2cm 颗粒数约为25×25=6252cm测量步距0.6mm时，测量点数是33×33=1089 。统计原则：以目镜十字丝交点下组分进行统计，十字丝交点下没有显微组分的不统计。判断原则：如果十字丝交点落在组分边界时，按充满某个象限的组分参与统计。2、显微煤岩类型定量目镜插入格线微尺，格线数20 ，格线尺寸0.5mm×0.5mm ，测量步距0.6mm 。统计原则：格线与煤粒交叉点数在10个以上时参与统计。数据点的判断原则：①矿物点数<20%且无硫化物时，该数据点定为显微煤岩；②矿物点数>50%或硫化物点数>15%重叠点数时，该点定为矿物体；③其它数据点定为微矿质煤。3、显微组分和显微煤岩类型综合分析在目镜中插入格线微尺，以格线微尺某一点作为十字丝，综合前面的统计和判断依据进行统计和分析。三、煤的反射率测定显微光度计四、仪器设备1、自动显微光度计根据灰度值计算出反射率，判断煤化程度、显微组分或煤岩类型。2、扫描电子显微镜：用于研究固体的表面形态。3、核磁共振：特定的原子核在特定的外加磁场中，只吸收特定频率的射频能量。用于研究煤分子的化学结构。芳香度改变，相当于外加磁场改变，被吸收的射频频率也改变。4、电子顺磁共振第五章含煤沉积体系1、含煤岩系的概念是指充填于盆地内含有煤层的具有共生关係的沉积总体。含煤岩系的颜色主要由灰色、灰绿色和黑色组成，岩石类型包括砂、泥岩、炭质泥岩、灰岩、煤等。2、煤层形成的条件煤层的前身是泥炭层，泥炭层的形成和保存与沼泽中的水位密切相关，根据植物遗体的堆积速度和沼泽水面的上升速度对比，可分为三种情况，又称为三种补偿方式：过度补偿、均衡补偿和欠补偿。3、煤层的结构煤层包含煤分层和岩石夹层，煤层内不含夹石层者称为简单结构煤层，煤层内含夹石层者称为複杂结构煤层。4、煤层的底板和顶板煤层底板以泥岩、粘土岩最为常见，富含植物根茎化石，俗称根土岩；如果底板为砾岩或石灰岩，则为植物遗体异地沉积。根土岩含有伊利石、蒙脱石、高岭石和其他粘土矿物，呈灰白色。煤层顶板的岩石类型有多种，最常见的是泥岩、砂岩和石灰岩，与沉积环境有关。例如，我国华北石炭二叠纪含煤岩系太原组是海进型充填序列，成煤环境主要为泻湖-障壁岛体系，发育石灰岩顶板。华北地区山西组为海退型充填序列，成煤环境主要为三角洲、河流体系，煤层顶板为湖相泥岩、冲击相砂岩。5、煤层中的结核、包体和化石顶板为海相沉积物的煤层，煤层中、顶部常见黄铁矿结核，煤层下半部常见硅质结核。泥炭中混入外来漂砾，形成包体。煤层中有时可见到动植物化石。6、煤层厚度、形态及其控制因素煤层总厚度、有益厚度、可采厚度、可採煤层、厚度级别煤层形态控制因素：泥炭沼泽基底形状、沉积环境（沖积扇、河流、湖泊、三角洲、泻湖-障壁岛）、同期构造变动（河流或湖泊相碎屑沉积体侵入煤层产生煤层分叉现象、基底发生断裂、褶皱）、后期构造变动（褶皱、断裂、岩浆侵入、岩溶陷落柱）7、含煤沉积体系山地沖积扇地带沉积体系成煤特徵：扇间、扇内或扇前盆地可形成煤层，侧向连续性差河流沉积体系成煤特徵：岸后沼泽和废弃河道有利于形成煤层湖泊沉积体系成煤特徵：湖泊淤浅过程中，沉积粒度下细上粗三角洲沉积体系成煤特徵：上三角洲平原地带，近河岸由于决口扇沉积而出现煤层分岔和灰分增高现象，多形成低硫煤；下三角洲平原，受海水和潮汐影响明显，煤层顶板多为海相沉积，硫分含量高。泻湖-障壁岛沉积体系成煤特徵：泻湖淤浅沼泽化形成煤层，厚度变化较大，煤层硫分含量较高。第六章聚煤盆地与聚煤规律1、根据聚煤盆地的形成条件，分为凹陷型聚煤盆地，断陷型聚煤盆地和构造侵蚀型聚煤盆地。①我国华北石炭二叠纪聚煤盆地是一个比较典型的波状凹陷型聚煤盆地。盆地南侧是秦岭-大别山构造带，盆地北侧是阴山构造带，总体是一个西北向东南方向缓倾斜的簸箕状盆地，呈现“东西向分带，南北向迁移”的格局。②断陷型聚煤盆地。由断裂作用和断块沉陷作用形成。③侵蚀型聚煤盆地。基底为具有剥蚀面的凹地。2、聚煤盆地的演化①聚煤盆地的演化受古植物、古气候、古地理和古构造的影响。②盆地记忆体在不均匀沉降现象。③聚煤盆地在构造运动、海水进退和气候影响下，具有侧向迁移现象。涉及的辞彙：海进、海退、海退退覆、超覆、进积（海退时）、退积（海进时）、沉积基準面3、聚煤规律在古植物、古气候、古地理和古构造影响下，聚煤作用总是发生于盆地中的一定部位，在时空上表现出一定的规律性。①富煤带。指煤层发育较好、相对富集的块段，在空间上具有带状分布的特点。②富煤中心。富煤带内煤层厚度较大的部位。一般情况下，大型盆地富煤带呈圆形或椭圆形，受地质构造控制时沿构造线延展方向展布。4、成煤作用研究受海水影响的煤中，硫含量高，黄铁矿含量高，富集云母、白云石、方解石和磷灰石等矿物。具有海相顶板的煤层，由于是深水环境，暗煤发育。第七章煤的伴生矿产资源第一节油页岩油页岩中的有机物质几乎完全由藻类遗体组成，油页岩的形成环境主要为静水沉积还原环境。第二节煤层气煤炭分布1 煤炭资源的概念具有开採价值的煤炭储层称为煤炭资源。2 煤炭资源的分级按照认识和掌握的程度，分为2个级别：保有储量和预测储量。根据1997年统计资料，保有储量为1万亿吨， 1000米以浅的预测储量为1.8万亿吨， 1000米以浅的煤炭资源总量为2.8万亿吨；2000米以浅的预测储量为4.6万亿吨， 2000米以浅的资源总量为5.6万亿吨。3 煤炭资源的分区根据地理位置，分为4个区：华北区，西北区，东北区和华南区。①华北区：煤炭资源量排第一，占全国的50% 。覆盖的省份：长江以北的中原地带，北到内蒙古。煤系地层以侏罗纪和石炭二叠纪地层为主，煤阶以长焰煤、气煤、肥煤、焦煤和瘦煤为主。②西北区：煤炭资源量排第二，占全国的35% 。覆盖的省份：新疆、甘肃和宁夏。煤系地层以侏罗纪地层为主，煤阶以长焰煤为主。③东北区：煤炭资源量排第三，占全国的7% 。覆盖的省份：东北三省。煤系地层以白垩纪地层为主，煤阶以褐煤为主。④华南区：煤炭资源量排第四，占全国的6.8% 。覆盖的省份：长江以南的省份，主要是云南、贵州、四川、江西和湖南等。煤系地层以二叠纪地层为主，煤阶以气煤、肥煤、焦煤和瘦煤为主。4 按省份排名：新疆1.9万亿吨，内蒙古1.4万亿吨，山西0.6万亿吨，陕西0.3万亿吨，贵州0.2万亿吨。煤气分布煤层气资源的概念具有经济开发价值的煤层气储层称为煤层气资源。煤层气资源的分级按照认识和掌握的程度，分为3个等级：探明储量、预测储量和远景资源量。