不同变质程度煤系石墨结构特征

煤系石墨形成于煤层的接触变质带,通常被当作煤开采利用而造成严重的资源浪费.为了了解煤系石墨在成矿过程中分子结构的变化,利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、拉曼光谱（Raman）等技术,对我国陕西凤县、湖南新化和湖南郴州鲁塘地区处于不同变质程度煤系石墨进行测试分析.结果表明:凤县样品石墨化度最低,仍处于超无烟煤阶段;新化石墨处于半石墨阶段,鲁塘样品石墨化程度最高,其结构比较完美,接近于三维有序理想石墨结构,但仍存在少量的无序化畴.XRD分析显示随着样品石墨化程度的升高,堆砌层数与堆砌延展度均增大;拉曼光谱中D峰减弱,G峰逐渐增强并尖锐,D峰与G峰的强度比和面积比均减小,显示碳原子sp2平面域增大.透射电子显微镜晶格像显示,由无烟煤向石墨结构转变过程中,煤的芳香片层首先形成类石墨结构的微柱体,然后这些微柱体之间相互联结,最后形成横向无限延展的石墨晶层.      

煤系石墨显微组分与结构特征

煤系石墨是岩浆侵入含煤地层导致煤层受热变质形成,是一种重要的非金属矿产资源.本文通过对湖南娄底和郴州地区典型煤系石墨进行煤岩学、X 射线衍射(XRD)、激光显微拉曼光谱(Raman)和扫描电子显微镜(SEM)分析,并与无烟煤、美国伊利诺伊盆地的天然煤焦、美国科罗拉多中南部Trinidad 煤田的天然沥青焦、斯里兰卡的显晶质石墨进行对比研究.结果表明,煤系石墨显微组分主要为隐晶质石墨(体积含量＞80％),还含有少量热解碳、针状石墨和鳞片石墨,偶见残余镜质组和惰质组,石墨单晶体尺寸约为0.35 μm.反光显微镜下隐晶质石墨表面呈麻点状,由于石墨微小晶片对光的散射作用导致所测反射率值偏低(3％～5％);煤系石墨XRD 图谱(002)峰为尖锐峰与无烟煤和天然焦的"鼓包"峰具有明显区别,(002)峰半高宽可作为区分煤系石墨、无烟煤及天然焦的主要参数;煤系隐晶质石墨一阶拉曼光谱有尖锐的G 峰和低强度的D 峰,二阶拉曼光谱出现2450 cm-1 峰和较强的2D 峰,表明其结构演化处于石墨化作用过程,而无烟煤、变质无烟煤和天然焦则无2450 cm-1 峰,且2D 峰较弱,表明其结构演化处于碳化作用过程.     

接触变质作用对煤基石墨烯量子点的影响研究

为研究煤的接触变质作用对煤基石墨烯量子点性质的影响,以形成于深成变质、区域岩浆变质的煤为对比,采用氧化剥离法进行煤基石墨烯量子点的制备,并利用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、荧光光谱（PL）对原煤及制备产物的结构进行分析。实验结果表明,随煤级升高,脱灰煤的结构缺陷减少,芳香片层逐渐增大,晶体结构向有序化方向进行。以煤为碳源制备而成的量子点,粒度均一性良好,并随煤级升高粒径有更大的趋势。碳元素以 C-C/C-H 形式为主,氧主要存在于碳氧官能团中,C∶O≤7∶3,且氧含量随煤级升高而升高。在紫外光（λ=297 nm）的照射下,样品散发蓝色荧光,且在煤级较低时荧光强度较大,并随煤级升高逐渐降低。相较于深成变质、区域岩浆变质形成的煤,接触变质作用形成的煤,产物具有更多的 COO- 结构,而 C=O 键含量降低;荧光强度在煤级较低时的上升趋势更为明显,并在高阶烟煤达到最大;受接触变质作用影响的煤,具有更加规则的石墨化结构。     

湖南鲁塘煤系石墨矿区构造格局及控矿机制

湖南鲁塘矿区为我国著名的煤系石墨矿区,煤系石墨的形成受岩浆热作用和构造作用的双重控制,其成矿和赋存都与构造格局密切相关。为深入研究构造作用对煤系石墨成矿的影响,通过野外地质调查和光学显微镜下观察、X射线衍射和拉曼光谱等测试分析方法,分析研究区构造特征和煤系石墨特征。研究结果表明,受区域构造活动的影响,鲁塘矿区构造格局呈现出分区分带性特征,东西方向可划分为东部、中部和西部3个条带;南北方向可划分为北部、中部和南部3个分区。自西向东,随着与岩体距离逐渐减小,煤层受岩浆热作用的影响逐渐增大,煤的石墨化程度也逐渐增高。由南向北,构造变形强度逐渐增强,导致北部分区形成以封闭式高温-高压的成矿环境为主,同时,应力作用促进了煤的石墨化,导致煤的石墨化程度较高;中部分区内构造情况复杂,形成不同温度压力条件的成矿环境,煤的石墨化程度差异性明显;南部分区构造情况简单,主要构成开放式环境,煤的石墨化程度较低,仅在近岩体附近可形成煤系半石墨。研究成果为煤系石墨资源勘探提供了有力依据。      

福建漳平可坑矿区煤系石墨赋存规律研究

漳平可坑矿区地处福建省中部含煤条带,赋存有丰富的高变质无烟煤,有较好的煤系石墨资源前景,是福建重要的石墨成矿区。为了查明可坑矿区煤系石墨的赋存规律,利用X射线衍射、拉曼光谱等技术,结合矿区岩浆活动和构造运动,对煤成石墨结构演化特征、煤成石墨化作用机制和控制因素进行了研究。结果表明煤系石墨是岩浆热和构造应力共同作用的产物,在煤成石墨化过程中,岩浆热产生的高温促进芳香层相互连接和横向增长,构造应力有利于芳香层的择优定向和有序堆叠,煤成石墨结构在温度、应力等因素作用下,碳层间结构缺陷逐渐消亡,石墨晶格逐渐形成,微观相逐渐转变,最终形成比较完善的石墨结构。研究明确了矿区构造和岩浆岩侵入对煤成石墨化作用的影响,划分了构造动力—岩浆热变质带、岩浆热—构造变质带、构造动力变质带三个变质带和三级控矿断裂带。可坑矿区煤系石墨产于构造动力—岩浆热变质带中,矿层靠近岩体呈近东西走向的单斜层状、似层状展布,但矿床的展布不完全受制于岩体,在空间上也受三级控矿断裂带的控制。      

接触变质作用对煤基石墨烯量子点的影响研究

为研究煤的接触变质作用对煤基石墨烯量子点性质的影响,以形成于深成变质、区域岩浆变质的煤为对比,采用氧化剥离法进行煤基石墨烯量子点的制备,并利用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、荧光光谱（PL）对原煤及制备产物的结构进行分析。实验结果表明,随煤级升高,脱灰煤的结构缺陷减少,芳香片层逐渐增大,晶体结构向有序化方向进行。以煤为碳源制备而成的量子点,粒度均一性良好,并随煤级升高粒径有更大的趋势。碳元素以 C—C/C—H 形式为主,氧主要存在于碳氧官能团中,C∶O≤7∶3,且氧含量随煤级升高而升高。在紫外光（λ=297 nm）的照射下,样品散发蓝色荧光,且在煤级较低时荧光强度较大,并随煤级升高逐渐降低。相较于深成变质、区域岩浆变质形成的煤,接触变质作用形成的煤,产物具有更多的 COO— 结构,而 C==O 键含量降低;荧光强度在煤级较低时的上升趋势更为明显,并在高阶烟煤达到最大;受接触变质作用影响的煤,具有更加规则的石墨化结构。     

福建大田—漳平地区构造-热对煤系石墨成矿及赋存的控制探讨

福建省大田—漳平地区位于东部滨太平洋构造带上,不同时期的岩浆热液作用和复杂多变的构造形变格局,为该地区形成丰富的石墨矿床提供了良好的成矿条件。为了查明大田—漳平地区煤系石墨的成矿控制因素及分布规律,通过工业分析、元素分析、X射线衍射和激光拉曼光谱等实验,对不同矿区不同变质程度的煤和煤成石墨的化学组成及微观结构特征等煤成石墨化特征进行了研究,并将不同变形特征的样品划分为煤成石墨、煤成半石墨和石墨化无烟煤三大类。研究表明:煤的变形特征与煤成石墨的演化类型基本一致,且韧性变形样品的石墨化程度最高,说明构造应力作用能促进煤的石墨化作用;煤成石墨的分布受到岩浆-构造活动的控制,石墨矿床多产出于岩浆岩侵入体外接触带或附近断裂带的有利围岩地层中,且大田—漳平地区煤系石墨矿具有明显的成区、成带分布特点,煤成石墨成矿区主要集中在闽西南坳陷南部的漳平一带;而北部大田一带分布的矿区矿体石墨化程度较漳平一带低,多为煤成半石墨或石墨化无烟煤,研究结果可为该地区煤系石墨矿产综合勘探开发利用提供有利依据。      

煤基石墨的喇曼光谱学研究

煤体经热变质作用形成的石墨叫煤基石墨。本文研究了煤基石墨的一级和二级喇光谱。作者认为，石墨及有关的碳质物质的一级喇曼光谱是由层内振动激发的，反映了它们作为二维晶格的完整性程度。煤基石墨中存在的层内结构缺陷分为两种，一是煤中特有的，在石墨化过程中逐渐消失，另一是由研磨（剪切应力）作用带入的，可能与构造应力作用有关，石墨化过程和剪切应力作用过程是效果近于相反的两过程，而石墨的二级喇曼光谱则可揭示其作为     

高煤级煤—隐晶质石墨的Raman光谱表征及结构演化

拉曼光谱能够反映碳材料结构的有序程度和结构缺陷,可用来表征高煤级煤—隐晶质石墨演化过程中结构变化。通过对受岩浆热变质影响的不同变形变质程度样品的拉曼参数与面网间距（d₀₀₂）之间关系的研究表明:G峰位置与d₀₀₂呈现阶梯变化,能较好地区分出石墨与高煤级煤,S₂峰位、D₁、G半峰宽与d₀₀₂呈较好的线性关系;D₁与G峰峰位差和半峰宽比随d₀₀₂减小而减小,S₂与S₄峰的峰位差随d₀₀₂减小先增大后减小,而其强度比及面积比逐渐增大;d₀₀₂与拉曼参数关系显示两次明显的结构演化跃变,即无烟煤至变质无烟煤阶段,R_max>6.5%、P（D₁-G）<235 cm-1、P（S₂-S₄）>525 cm-1以及半峰宽比显著下降、L_a/L_c迅速降低,为芳构化、芳环缩合作用增强向芳环叠片拼叠转变;半石墨至石墨演化阶段,P（D₁-G）、I_D1/I_G与A_D1/A_G显著降低,L_a、L_c迅速增加。以d₀₀₂为标度能较好地反映煤结构在不同演化阶段的Raman光谱特征。      

滇西哀牢山变质杂岩中含石墨岩石的变形-变质温度、构造特征及流变弱化意义

前人研究表明石墨化作用与变质温度具有良好的相关性,同时室内摩擦实验研究认为少量石墨就能够有效地降低断层摩擦阻力,进而被认为对断层弱化起着重要的固体润滑作用而开始受到大家的关注。但是由于技术手段的限制,我们对天然断裂带中含石墨岩石的宏观-微观构造、变形机制、变形-变质环境以及对岩石流变行为的贡献仍然还不是很清楚。本文在详细的野外地质观测的基础上结合室内实验分析,对新生代红河-哀牢山走滑断裂带内哀牢山深变质杂岩东南侧边界发育的含石墨岩石开展了深入的研究。其中主要侧重利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)以及拉曼光谱(Raman Spectra)技术方法和手段,对宏观及显微构造变形行为、石墨拉曼温度、矿物晶格优选定向(LPO)以及其变形-变质环境进行了综合分析。结果表明,含石墨岩石显微构造特征表现为典型的塑性到超塑性流动构造特征,通过石墨拉曼光谱地质温度计,获得了哀牢山杂岩东部边界与上盘未变质岩石接触的含石墨岩石变形-变质的石墨拉曼温度为462～505℃;而靠近深变质岩含石墨岩石的石墨拉曼温度在511～529℃。基质中强烈细粒化的石墨、石英及长石具有明显的晶格优选定向,其中石墨和石英均表现出强烈的(0001)a方向上的滑移系。细粒化的石墨滑移系的发育与长石、石英共同对岩石整体的晶质塑性变形起着重要的流变弱化作用。     

超无烟煤中石墨微晶产出状态与成因

超无烟煤（也称变质无烟煤）中广泛发育石墨微晶,为深入分析煤中石墨微晶产出特征及成因,以福建省永安煤田典型样品为例,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等测试方法,识别并分析煤中石墨微晶的光学性质、物质组成、晶体结构等特征,并探讨其成因。结果显示:石墨微晶主要产出于煤中微裂缝和空腔内,多数具有类似于石油焦的纤维状显微结构,可见气泡膜状结构;石墨微晶最大反射率为9.29%~10.83%,远远高于煤中原有显微组分;正交偏光加石膏试板观测条件下,石墨微晶呈现一级黄、二级蓝干涉色以及镶嵌状、区域状、纤维状等显微结构,局部定向性明显。扫描电镜加电子探针探测显示,石墨微晶多呈鳞片状并见流动状结构和气孔构造,同时显示出纯碳特点。高分辨率透射电镜观测到石墨微晶晶格条纹呈平直定向排列,选区电子衍射呈现典型的石墨晶格环斑模式。初步分析认为,煤中石墨微晶的碳质来源于高度熔融的（变）壳质组和富氢（变）镜质体,热源为侵入煤田周边及盆地底部的燕山期花岗岩,熔融含碳物质在孔缝空间内汇聚流动并在高温下脱除杂质元素,然后在强大岩浆侵位压力下结晶形成秩理性显著的石墨微晶;同时,也不排除渗出沥青质体再次活化形成研究区煤中石墨微晶的可能性。移动阅读      

安徽巢湖三叠系东马鞍山组鸟眼构造成因研究

鸟眼构造是碳酸盐岩地层中一种特殊的构造,指示潮上-潮间带沉积环境。安徽巢湖地区三叠系东马鞍山组底部普遍发育一层鸟眼构造,但对其矿物学、地球化学特征及成因还缺乏基本的认识。通过光学显微镜、粉晶X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱分析及LA-ICP-MS原位微区元素含量测定等方法,对东马鞍山组鸟眼构造的矿物学及元素地球化学特征进行探究。结果表明:鸟眼内部矿物组合以方解石为主,石英及黏土矿物含量较低,方解石晶粒较大且由核部到边部晶粒逐渐变小,富集Sr、REE等离子半径较大的元素;基质矿物组合以白云石为主,石英及黏土矿物含量多于鸟眼核部,有机质含量较高,主要富集Fe、Cu、Ti等离子半径较小或不易迁移的元素。这些综合信息反映了巢湖东鞍山组鸟眼构造是由成岩阶段基质白云岩化析出Ca,在沉积有机质分解聚集形成的气泡孔洞中重新沉淀形成方解石而成。     

Soil Geochemical Characteristics and Ore-Search Effect of the Shizuinao Tungsten Mine Area,Chongyi, South Jiangxi Province北大核心CSCD

赣南崇义石咀脑钨矿位于江西省崇义县黄竹垅-长流坑钨锡多金属矿田的南部,具有较大找矿潜力。本次在野外调查的基础上,对石咀脑勘查区矿区进行了1∶10000土壤地球化学测量。选取与赣南地区钨锡成矿关系密切的Cu、Pb、Zn、Sn、Ag、W、Mo、As、Sb、Au等10种元素进行测试,并对数据和相关参数分析,结果显示:石咀脑钨锡矿区W、Sn、Cu是主要成矿元素;根据成矿地质条件和元素的异常分布特征,在石咀脑矿区圈定出2处找矿靶区,经钻探揭露出钨矿石英脉带,找矿效果良好,为后续探矿进一步工作提供了依据。     

湖南新化煤系石墨结构演化及其热反应行为

为了探究煤系石墨形成过程中结构演化及不同石墨化程度无烟煤和石墨的热反应行为,选取湖南新化系列变质程度无烟煤和煤系石墨为研究对象,通过X射线衍射（XRD）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）对其结构进行表征,并结合程序控制升温法（TPO）分析不同变质程度无烟煤和煤系石墨的热反应行为。结果表明,随变质程度的增加,碳结构由无烟煤中的无定形态转变成石墨的三维有序C原子点阵。系列石墨化煤是由多种有序度不同的碳结构相组成,体现了其结构非均质性,碳结构相含量及分布随变质程度而逐渐变化,石墨化程度最高的煤系石墨中主要为石墨微晶集合体,但依旧含有结构缺陷。无烟煤和煤系石墨中碳结构的多相性和不均匀分布是影响其热反应行为的重要原因。      

日本北海道音调津的球状石墨

本文利用光学显微镜、X射线衍射仪、透射电镜等手段对日本北海道音调津球状石墨的成因、结构等进行研究,认为日本北海道音调津球状石墨中除了石墨外,还存在镍黄铁矿﹑黄铜矿﹑磁黄铁矿等金属硫化物矿物。通过透射电子显微镜观察发现音调津石墨中大部分是椭圆状石墨颗粒,高分辨晶格条纹主要是非晶态结构,但是同时也发现了结晶良好的石墨。高结晶度石墨的存在可能是在硫化物Fe-Ni-Cu的触媒作用下形成的。天然球状石墨的微结构和性状研究对天然石墨的形成和开发应用有重要意义,对新型碳材料的制备技术有重要科学意义。     

福建寿山石“月尾紫”的矿物学特征研究

针对采自福建寿山地区的寿山石“月尾紫”品种进行了光学显微镜、X射线粉末衍射、拉曼光谱和扫描电子显微镜等仪器的系统分析测试。结果显示,“月尾紫”呈显微微晶结构,主要矿物组成为地开石,基质中可见大量的紫红色矿物赤铁矿。赤铁矿呈浸染状分布,是致使“月尾紫”整体呈现紫色的原因。由于赤铁矿本身色调和富集程度不同,导致“月尾紫”的紫色调有深有浅,同时由于赤铁矿浸染分布于地开石颗粒间,使得“月尾紫”呈现不透明状。扫描电子显微镜下可见地开石颗粒主要呈假六方板状,棱角清晰,厚度均匀,呈叠瓦状、书册状排列,能谱测试结果显示扫描电子显微镜下微米级球状矿物颗粒为二氧化硅。