变形煤镜质组反射率演化的地化机理及其地质意义

通过X射线衍射(XRD)、电子顺磁共振(EPR)和核磁共振(NMR)等方法深入探讨了高温高压实验和构造煤样的化学结构演化特征,阐明了变形煤镜质组反射率的变化是其微观化学结构演化的外在反映。变形煤镜质组反射率的演化又受到应力和变形环境等因素的深刻影响,其真实地记录了构造变形历史中应力作用和应变环境等特征,是进行煤田构造研究的重要标志物之一。     

构造煤化学结构演化与瓦斯特性耦合机理

煤是对应力和应变非常敏感的一种特殊岩石,在不同的应力-应变环境和构造应力作用下,煤的物理结构、化学结构及其光性特征等都将发生显著变化,从而形成具有不同结构特征的、不同类型的构造煤。构造煤在变形的过程中,镜质组反射率将发生规律性变化,并被较为广泛地应用于煤田构造的定量研究,高温高压变形实验也证实了这一现象。为了深入探讨煤镜质组光性组构变化的微观机理,将X-射线衍射、顺磁共振和核磁共振等技术应用于不同类型构造煤以及高温高压实验变形煤的化学结构研究。研究表明,构造煤化学结构演化与镜质组反射率的演化具有密切的内在联系,镜质组反射率的光性异常是构造煤化学结构演化在物理光学性质上的具体体现。不同类型的构造煤由于物理和化学结构上的不同,导致瓦斯含量和透气性等瓦斯特性上的重大差异,糜棱煤特殊的物理和化学结构决定了其高含气量和低透气性的特征,是矿井瓦斯突出的危险地带,因此,可以通过构造煤分布规律的研究,进行矿井瓦斯富集与突出危险性的评价与预测,为矿井瓦斯灾害的研究提供新的思路和方法。     

实验变形煤结构的13C NMR特征及其构造地质意义

通过４件煤的高温高压实验样品及２件原始样品的＾１３Ｃ固体核磁共振研究,揭示了变形煤结构演化的微观机理及其与镜质组反射率光性变异的内在联系,阐明了不同应变环境中应力作用的差别在一定程度上控制了碳结构的演化,而镜质组反射率的差别正是煤结构差异的外在反映,因此,煤镜质组反射率光性组构真实地记录了煤变形历史中应力作用及应变环境特征,是煤田构造研究中极为重要的应变标志之一。     

煤镜质组反射率的定向特征及其应力指示意义 ——以淮北矿区为例

基于淮北矿区4个矿井共15块煤定向样品的镜质组反射率测试数据,在相容性调整的基础上,开展煤样镜质组反射率三维椭球体进行拟合。结合区域及采样地成煤后构造演化分析及煤样变形类型特征,深入研究煤镜质组反射率三维椭球体的方位和形状对应力、温度和变形结构的响应,并探讨其内在机理。结果显示:煤镜质组反射率三维椭球体最大—中间反射率所在平面的倾向多与区域应力来源方向相近,其原因可能归结于煤中芳香片层向垂直于岩石圈当中近水平构造应力和上覆地层压力的合力方向优势发育。垂直于挤压应力方向延伸的断层的干扰、煤变形程度和多期应力场的叠加效应是导致少数样品指示异常的主因。在多期应力场叠加影响区域,镜质组反射率定向会向后期应力方向发生不同程度偏转。但对于强变形构造煤,煤体颗粒间的移位旋转会削弱镜质组反射率重新定向偏转的程度,使其镜质组最大—中间反射率平面倾向主要指示前期应力来源方向。岩浆热异常是导致最大—中间反射率所在平面陡倾的主要因素之一。根据弗林参数,多数样品表现为扁椭球型,仅是煤正常演化的反映,而长椭球型则主要反映了岩浆热异常的的影响。     

安徽淮北煤田推覆构造中煤镜质组反射率各向异性研究

安徽省淮北煤田推覆构造外来系统与原地系统中的煤镜质组反射率各向异性特征存在明显差异,反映不同的应力应变状态。外来系统中最小反射率的倾向由北北西转至北西西,代表推覆体前锋带的应力状态;反射率光率体以长球形椭球体为主,意味着推覆过程中伴随有侧向伸长变形。原地系统中最小反射率的倾向为南南西和南南东,保存了区域性南北向挤压的痕迹;反射率椭球体有限应变分析结果为压扁型应变。本文的实例表明,煤镜质组反射率各向异性分析技术是研究煤田推覆构造的一种可行手段。     

实验变形煤结构演化的电子顺磁共振研究

通过１４件高温高压实验样品及其原样的电子顺磁共振研究,论述了温度、压力、应力、应变速率和应变强度等是影响变形煤化学结构演化的重要因素,但在不同的煤级中和不同的实验条件下,各因素所起的作用是不同的。变形煤ＥＰＲ参数的演化与镜质组反射率的变化密切相关,并且具有较好的规律性。说明镜质组反射率是煤化学结构演化的外在反映,是煤田构造研究中极为重要的标志物之一。     

峰峰矿区通二井田煤镜质组有限应变特征及其应用

利用MPV—COMPACT型显微光度计对峰峰矿区通二井田煤镜质组反射率进行较系统的测试,发现井田内煤 3个光轴体主轴互相垂直,最大反射率轴倾角多数集中在 68°～69°之间,倾伏向有 3个方向,即近 280°、近 90°和近 180°。测区内煤的镜质组反射率椭球体的变形特征属于拉长型应变和压扁型应变。该井田煤镜质组反射率椭球体有限应变特征分析结果表明在煤系地层中,煤的最大镜质组反射率的方位除与区域构造应力场的作用有关外,还与其所处的局部构造位置有关。在断层附近,反射率Ro_max和Ro_min的差值随着距断层的距离增加而减小,且在断层面的两盘发生突变。这一特征有助于煤矿井下构造的预测。     

显微组分大分子结构演化差异性及其动力学机制——研究进展与展望

显微组分物理化学性质是影响煤炭清洁高效利用和煤储层物性的重要因素,已经认识到决定显微组分性质的根本原因在于其大分子结构。为了揭示显微组分大分子结构演化特征及其控制因素,从显微组分大分子化学结构与物理结构、大分子结构演化的构造应力效应、煤变质全阶段大分子结构演化特征等方面,总结了国内外研究进展,分析了存在的不足。指出由于富镜质组煤的广泛分布和重要工业用途使之成为煤结构研究的主要对象,惰质组的研究则相对缺乏,阻碍了对煤特性的全面认识。提出“煤变质作用的热-应力条件决定显微组分结构演化、惰质组与镜质组大分子结构演化具有差异性”的研究思路,采用惰质组/镜质组高温高压模拟和热模拟实验并与自然序列变质-变形煤对比,研究显微组分结构演化特征及其控制因素。定量刻画显微组分大分子结构与温压条件的关系,揭示构造应力对显微组分化学结构和纳米孔隙结构的控制,确定煤变质全过程中惰质组大分子结构的演化路径,建立惰质组大分子动力学模型。上述研究成果将充实对煤微观结构演化及其控制因素的全面认识,为煤炭清洁高效利用和煤储层物性评价提供基础依据。      

煤镜质组反射率光性组构变形实验研究

不同煤级煤的高温高压实验表明，在温、压和差异应力作用下，煤镜质组反射率值和各向异性都有一定程度增加，变形越强烈，增加越明显，尤其在中煤级中、晚期阶段更是如此。在变形过程中，反射率主轴将发生有规律的偏转，变形越强烈，最小反射率主轴越接近于最大挤压应力方向。随着变形的增强，镜质组反射率椭球由单向伸长同压缩型转化。     

煤镜质组反射率各向异性特征在构造应力场分析中的应用

煤镜质组反射率各向异性分析,是研究煤田构造应力场的一种有效方法。本文阐述了镜质组反射率各向异性的成因、取样、测量以及资料的处理方法。通过洪山殿煤矿区的镜质组反射率各向异性分析,得出了本区存在多期构造应力场叠加的结论。     

高煤级煤粗粒体反射率的演化轨迹

通过系统测试，查明了镜质体油浸最大反射率在２．０％～１０．０％之间的样品中粒粒体反射率的演化轨迹，发现其最大反射率的演化具有“转折”特征。粗粒体化学结构的“非石墨化碳”性质、物理结构的“富微孔性”及构造应力的作用是控制反射率演化的主要因素。     

不同变质类型煤的电子顺磁共振特征对比分析

通过对大别造山带前陆盆地石炭纪含煤岩系高煤级煤的电子顺磁共振分析,探讨了不同变质类型煤的芳香结构演化特征及其影响因素。结果表明高煤级煤的自由基浓度、线宽和兰德因子的演化具有较好的一致性,且随镜质体最大反射率的增大而呈规律性演化的趋势,构造应力作用促进和增强了环缩合作用和拼叠作用,有使煤超前演化的趋势。     

华北南部构造煤纳米级孔隙结构演化特征及作用机理

构造煤是在构造应力作用下,煤体发生变形或破坏的一类煤,在世界主要产煤国家皆有分布。构造变形不同程度的改变着煤的大分子结构和化学成分,而且也影响到构造煤的纳米级孔隙结构(<10 0 nm ) ,它是煤层气的主要吸附空间。通过构造煤显微组分和镜质组油浸最大反射率的测定,采用液氮吸附法对不同变质变形环境、不同变形系列构造煤的纳米级孔隙分类、孔隙结构特征进行了深入系统的研究,并结合高分辨透射电子显微镜和X射线衍射对大分子结构和孔隙结构的分析,结果表明:不同类型构造煤纳米级孔径结构自然分类,可将孔径结构划分为过渡孔(15～10 0 nm )、微孔(5～15 nm )、亚微孔(2 .5～5 nm )和极微孔(<2 .5 nm ) 4类。低煤级变形变质环境中随着构造变形的增强,不同类型构造煤过渡孔孔容明显降低,微孔及其下孔径段孔容明显增多,可见亚微孔和极微孔,过渡孔的比表面积大幅度降低,而亚微孔的却增加得较快。从脆韧性变形煤至韧性变形煤,总孔体积、累积比表面积、N2 吸附量随着构造变形的增强,这些结构参数均迅速增加,但中值半径进一步下降。非均质结构煤孔隙参数与弱脆性变形煤相当。中、高煤级变形变质环境形成的各种类型构造煤与低煤级变质变形环境相比,孔隙参数的变化基本一致。但不同类型构造煤的变化又有所区别     

豫西煤田构造煤反射率及其与古构造应力场的关系

为研究构造应力对煤反射率的影响,以豫西煤田不同构造区的构造煤和原生结构煤为对象,采用定向标本及反射率测定的方法作对比研究,发现构造煤的反射率比原生结构煤的反射率普遍偏高。根据反射率与构造应力的关系,求得各构造区的古构造应力场,通过与聚煤期后多次构造运动的主应力方向进行对比,可推知:影响嵩箕区二1煤变形和镜煤反射率的主要构造,是在前期断裂基础上喜山早期掀斜运动诱发的重力滑动构造,而影响崤熊区的则为燕山晚期的逆冲推覆作用。     

镜质体反射率热演化规律研究

镜质体反射率的演化并不是人们传统意义上认为的随着温度（深度）的增加成指数增加,而是分阶段演化的。通过对有机质热模拟实验数据和自然演化数据进行分析后发现镜质体反射率的演化可以分为明显的3段：1）缓慢变化阶段,随着温度的增加镜质体反射率缓慢地变化,2）中等快速阶段,随着温度的增加镜质体反射率相比较前一阶段增加速率有明显的加大,3）快速增加阶段,随着温度的增加镜质体反射率呈指数快速增加。这种分阶段的演化是由镜质体本身的化学组成和化学结构所决定的。镜质体反射率演化阶段的划分对于热历史的恢复以及认识镜质体的热演化机制和规律具有重要的意义。     

南票热变煤中不溶有机质的谱学研究

通过对南票热变煤的Ⅰ·Ｒ、Ｒｏｃｋ—ｅｖａｌ与ＸＲＤ的研究，对其成煤母质、煤级、矿物与热变煤的物理化学结构演化等方面有了新的认识：该煤生成有低等生物参与；煤脱矿作用使脂肪结构优先低温氧化，煤中矿物对Ｓ２峰影响较大；Ｔｍａｘ、ＴＰＩ、ＯＰＩ、ｄ００２、Ｌｃ等为较好的成熟度参数，而ＨＩ、Ａ因子、Ｃ因子、脂芳比受成熟度与母质双重因素影响；ｄ００２、Ｌｃ与温度和有机质受热速度有关；镜质体反射率主要取决于稠环芳香结构规整程度；Ｌａ、Ｌｃ下降与Ｌａ／Ｌｃ＞１是热变煤特征；热变煤的物理化学结构演化类似区域变质煤。     

The properties of macerals in Czechoslovak coals rich in inertinite

Czechoslovak bituminous coals rich in inertinite contain a considerable amount of inertinite with a reflectance range displaced towards and partly overlapping that of the vitrinite reflectance. Together with the existence of the transitional maceral group of semivitrinite, this causes difficulties in maceral analysis as well as in the technological evaluation of these coals. The relationship between the volatile matter of vitrinite and its reflectance is very close for both vitrinite- and inertinite-rich coals. The analogous relationship between the vitrinite reflectance and the volatile matter of inertinite displays a considerable scatter due to the effects of some higher values of the volatile matter of inertinite — related to the presence of inertinite with relatively low reflectance. The results of investigations into the coking properties of coals rich in inertinite, however, do not supply any proof of a higher fusibility of these coals.