淮南煤中矿物特征及成因研究

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1、淮南煤中矿物特征及成因研究摘要：煤中无机成分主要以矿物的形式存在，矿物质作为煤中的组成部分，在煤地质、开发、洗选、燃烧、气液化等方面有十分重要的意义。运用偏光显微镜、X射线衍射(XRD和能谱扫描电镜(SEM-EDAX)等方法对淮南煤田煤中矿物做了分析。研究表明淮南煤中矿物含量占煤中显微组分的10%左右。常见矿物为硅酸盐矿物，其次为碳酸盐矿物、氧化物矿物及少量硫化物矿物等。硅酸盐矿物中主要为高岭石、伊利石、伊蒙混层等粘土矿物，少见有绿泥石和错石，偶见钠长石和白榴石；碳酸盐矿物中除了常见的方解石和菱铁矿外，在潘一井田1048m的深部

2、，发现了碳酸總；氧化物矿物主要为石英和金红石，硫化物矿物主要有黄铁矿，磷酸盐矿物大类除磷灰石外，还鉴定出了煤中未曾发现过的磷铝钦石。结合沉积环境分析，硅酸盐矿物、磷酸盐矿物多为陆源碎屑成因，盐类矿物、氧化物矿物和碳酸盐矿物多为自生矿物，伴有铁白云石，石英与方解石的交代现象。关键词：矿物；煤；成因中图分类号：TD167文献标识码：A煤中无机成分主要以矿物的形式存在，矿物质作为煤中的组成部分，在煤地质、开发、洗选、燃烧、气液化等方面有十分重要的意义。煤中矿物的种类、数量和赋存方式是影响煤质的重要因素[1],同时煤中矿物质也是微量元素

3、赋存的主要载体[2]o研究煤中矿物质在环境方面的意义也愈来愈受到重视。在煤沉积环境以及其它煤地质学的研究中，矿物是地球化学的重要标志。1样品制备与测试本次研究样品19个，分别采自淮南煤田潘集一矿、谢桥矿、顾桥矿、李一矿、新庄孜矿、张集矿、谢李深部等(见表])。按GB474-1996进行了样品制备。根据GB-T8899-1998规定的程序和要求，采用透反两用偏光显微镜，在干物镜反射光和粉煤光片条件下，鉴定煤中有机组分和矿物的含量与形貌；运用粉末D/Max-RC型X射线衍射(XRD)进行煤中矿物组成和含量测定；运用扫描电镜X射线光电

4、子能谱仪(SEM-EDAX),分别对煤光片和煤的低温灰粉样进行矿物定性和形态观察。本次选取了四个煤样品做了低温灰化处理，以消除煤中有机质，富集无机物，同时能最大限度保存原矿物的特征。灰化处理采用英国EMITECH公司生产的K1050X型等离子体低温灰化仪，在华中科技大学煤燃烧国家重点实验室完成。2淮南煤中矿物种类和含量光学显微镜下观察，淮南煤田煤中矿物总量在煤的显微组分中最高占10%,最低不到5%,主要产出四类矿物，即硅酸盐粘土矿物、碳酸盐矿物、硫化物和氧化物矿物，其中以粘土矿物含量最高（见表1）。由X衍射分析结果（见表2）得出

5、，淮南煤中矿物高岭石含量为矿物总量的70%以上，最高可达85%o氧化物矿物石英占矿物总量的10%左右，碳酸盐矿物方解石在5%左右，仅个别井田中会达到10%,其他矿物含量不到10%o淮南煤中黄铁矿含量极少，仅顾桥井田中黄铁矿含量相对较高，在5%左右。借助扫描电镜X射线光电子能谱仪进一步识别出煤中细小和稀少矿物的种类，包括磷酸盐矿物和卤化物矿物。3淮南煤中矿物特征和成因分析3.1硅酸盐矿物淮南煤中最常见的矿物为粘土矿物。光学显微镜下赋存状态各异（见图la〜f）。①呈条带状和有机质紧密结合，为同生粘土矿物；②充填有机质裂隙的粘土矿物，

6、为后生粘土矿物；③充填有机质胞腔的粘土矿物，图lc和图Id分别为充填半镜质体和半丝质体胞腔中的粘土矿物，这类粘土矿物为煤化作用第一阶段泥炭聚集期和早期成岩作用阶段的产物。a.潘一井田11-2煤层，条带状粘土矿物，和有机质结合原始沉积，反射光，放大200倍；b.潘一井田11-2煤层,裂隙充填状粘土矿物，反射光，放大200倍；c.望峰岗井田13-1煤层，充填结构半镜质体胞腔，反射光，放大200倍；d.潘一井田1煤层，充填半丝质体空腔的粘土矿物，反射光，放大200倍；e.望峰岗井田13-1煤层，比裂隙充填成因较早的粘土矿物，反射光，放

7、大200倍；f.望峰岗井田13-1煤层，矿化丝炭被粘土矿物交代成棒状，反射光,放大200倍。图1煤中粘土矿物高岭石：淮南煤中髙岭石含量占优势（见图中的2a〜f）,占矿物总量的80%左右（见表2）。一般认为高岭石是远离海相沉积的矿物，多为后生成因[4]。在新庄孜井田的8煤层中发现聚集成板状的高岭石与磷灰石等共生。顾桥8煤层中发现有呈透镜体状的高岭石填充与有机质胞腔中，新庄孜和李一井田8煤层中见高岭石和黄铁矿紧密共生；这两种形态高岭石形成阶段与黄铁矿同期，属早期成岩阶段矿物[3]。伊利石：伊利石含量在淮南煤中占矿物总量5%左右多与高

8、岭石等粘土矿物共生。携入泥炭沼泽的碎屑物中的伊利石在沉积成岩作用过程中，受到沼泽水影响很容易蚀变成其它矿物，很可能是导致煤中粘土矿物伊利石含量很少的主要原因。伊蒙混层粘土矿物是由不同比例的伊利石、蒙脱石和绿泥石等规则或者不规则的互层组成[4],其成因分为自生和碎