不同还原型腐植煤及其镜质组化学工艺性质研究

鲁南和苏北煤田，在相同煤阶下，强还原型镜质组显微组分及由其组成的太原组煤比弱还原型镜质组显微组分及由其组成的山西组煤具有的较高的氢含量、挥发分产率和焦油产率、较强的粘结性和结焦性及液化性能，从而论证了它们各自的煤质特征及合理利用途径。     

论“沉煤环境——成煤类型——煤质特征”概略成因模型——煤的类型研究

本文是《实用煤相学》研究的另一篇论文，对组成不同煤相（Ⅰ１、Ⅰ２、Ⅱ和Ⅲ）的煤的类型进行了深入分析，论述了不同环境（煤相）决定了不同的成煤类型的观点。通过对不同煤型煤的显微组分（类脂组、镜质组和无机组分）组成和镜质组特征（荧光强度和反射率）的深入研究，划分出与四种煤相相对应的四种基本的类型：即强还原型腐泥煤或腐殖腐泥煤（Ⅰ１型）、强还原型腐泥腐殖煤或腐殖煤（Ⅰ２型）、较强还原型腐殖煤（Ⅱ型）和较弱还原型腐殖煤（Ⅲ型）。从而阐述了煤相与煤型之间的内在成因联系。为进一步表述“沉煤环境（煤相）—成煤类型（煤型）—煤质特征（煤质）”这一概略成因模型奠定了基础。     

利用镜质体芳核C=C键红外吸收波数的变化规律测定煤的变质程度

用ＩＲ－１６００系列傅利叶变换红外线分光光度计对腐植煤系列的褐煤、长焰煤、气煤、工、焦煤、瘦煤、贫煤和无烟煤煤样的镜质作了测定，共红外光谱特征反映了它们在变质程度上的区别。得出的镜质体芳核Ｃ＝Ｃ键红外吸收波数随煤级变化曲线，反映腐植煤的芳核Ｃ＝Ｃ键红外吸收波 随煤化程度增加而降低或向低波娄迁移的规律。有理由相信、腐植煤的煤化程度或牌号煤也可以用红我光谱方法精确确定。     

华北地区煤的显微组分结焦性热台试验

为探讨煤的显微组分的结焦性，对不同变质程度煤的镜质组、壳质组和惰性组分别进行了显微镜热台加热试验．在加热过程中，活性组分经历了３个明显不同的变化阶段，即变形阶段、胶质体形成阶段以及固化阶段．随煤变质程度的增加，镜质组的初变温度和胶质体形成时的温度逐渐增大，而固结温度变化规律不明显；壳质组在低变质阶段因受热而挥发掉，但随煤级增高其变形程度减弱；半镜质组在受热过程中也有变形和少量胶质体形成，而惰性组只发生微弱变化．在低变质阶段，活性显微组分形成的焦炭显微结构以各向同性为主；随变质程度的增高，焦炭显微结构中各向异性成分比例增大     

构造煤结构演化及其应力-应变环境

基于不同变形类型和程度煤样品的X 射线衍射分析（XRD）,研究了构造煤的结构演化及其应力- 应变环境。结果显示, 弱变形构造煤芳香结构参数面网间距（d 002）随煤化程度增高呈阶跃式减小,阶跃点为最大油浸镜质组反射率等于0.69% 左 右,阶跃点后变化不大;鳞片煤Ⅱ的面网间距最小,揉皱糜棱煤与片状碎裂煤Ⅱ相当,介于弱变形构造煤与鳞片煤Ⅱ之间, 揉皱煤的面网间距稍大于揉皱糜棱煤;堆砌度随煤芳香结构演化与面网间距协调变化。认为应力- 应变作用类型和程度的 差异控制了不同变形类型和程度构造煤的形成,应力- 应变作用不仅改变煤体宏观和微观结构,也影响着煤芳香结构的演 化,且不同类型和程度应力－应变作用的影响程度存在较大差异。形成构造煤的应力- 应变环境可分为脆性碎裂变形环境、 韧性变形环境和剪切变形环境三类。弱和中等脆性碎裂变形作用对煤芳香结构影响不大;韧性和剪切变形作用分别以一定 的温压条件和定向的应力作用为主要特征,前者有利于煤中杂原子团的脱落和新芳环的形成,后者有助于煤中分子结构的 有序化,均可促进煤中芳核的生长。     

鄂尔多斯盆地煤显微组分的micro—FTIR研究

采用显微傅利叶红外光谱（ｍｉｃｒｏ－ＦＴＩＲ）技术研究了鄂尔多斯盆地不同煤级中基质镜质体,丝质体,藻类体,角质体,孢子体及树脂体的化学组成与结构演化特点,研究结果表明,随煤级增加,煤显微组分中脂族结构成分先后后减,含氧官能团减少,芳烃富集且芳环缩合度增加;在相同的热演化程度下,丝质体基质镜质体和类脂组含更多的芳香结构成分和较少的脂族结构成分,及具更高的芳香缩合度,而基质镜质体又较类脂组含更多Ｃ＝Ｃ     

中国泥盆纪煤煤岩研究

中国泥盆纪煤是形成于一定地质历史条件下的特种煤、显微组成以富含角质本为特征，其它壳质组分、镜质组、惰性组含量均低。泥盆纪煤阶的确定可用角质体荧光参数、角质体反射率及富氢镜质组的反射率。     

论“沉煤环境—成煤类型—煤质特征”概略成因模型：Ⅰ.环境与煤相

本文通过典型含煤段沉积成因标志的分析认为，南华北太原组属于比较典型的障壁岛－潮坪－泻湖成煤模式；山西组则属于比较典型的三角洲成煤模式，而华南砻潭组基本上代表了泻湖沉积相当发育的障壁岛－潮坪－泻湖成煤模式。在此基础上，根据反映成煤环境的综合标志的系列指标划分出三种四类基本煤相，即Ⅰ１－强还原型腐泥煤／腐殖腐泥煤煤相、Ⅰ２－强还原型富类脂组或富高氢镜质组的腐殖煤／腐殖腐泥煤煤相、Ⅱ－较强还原型腐殖煤煤     

不同类型镜质体荧光特征差异性及原因

对我国不同时代和地区125块煤样中镜质体荧光性进行了详细的荧光光度术分析，表明镜质组的荧光性不仅取决于煤阶，而且也与镜质体类型紧密相关。不同类型镜质体显示了不同的荧光强度，在石油窗阶段，富氢镜质体荧光强度明显高于正常镜质体，差值可达1-3倍，特别是富氢镜质体在0.5%-0.85% Rｏ阶段荧光强度一直较强，且荧光强度值的变化与煤阶没有较好的相关性，显示了明显的特殊性。镜质组相对荧光强度与超微类脂体含量、可溶有机质数量呈正相关关系。富氢镜质体较强的荧光性和Ｒｏ在0.50%-0.90%之间荧光强度特殊的演化规律与其中含有较丰富的超微类脂体以及富氢镜质体中流动相含量较高二方面因素有关。     

论“沉煤环境─成煤类型─煤质特征”概略成因模型──Ⅰ．环境与煤相

本文通过典型含煤段沉积成因标志的分析认为，南华北太原组属于比较典型的障壁岛─潮坪─泻湖成煤模式；山西组（Ｐ＿１￣１）则属于比较典型的三角洲成煤模式，而华南龙潭组（Ｐ２）基本上代表了泻湖沉积相当发育的障壁岛─潮坪─泻湖成煤模式。在此基础上，根据反映成煤环境的综合标志（还原性质）的系列指标划分出三种四类基本煤相，即Ⅰ１─强还原型腐泥煤／腐殖腐泥煤煤相、Ⅰ２─强还原型富类脂组或富高氢镜质组的腐殖煤／腐殖腐泥煤煤相、Ⅱ─较强还原型腐殖煤煤相和Ⅲ─较弱还原型腐殖煤煤相。煤的还原性（类型）具有既能表征成煤环境又可反映煤质特征的双重功能。正是通过煤的还原类型（即煤型）才把环境与煤质有机地联系起来，从而建立了沉煤环境－成煤煤型－煤质特征的成因模型。     

华北太原组镜质组中的超微类脂体及其煤性质异常原因

利用超薄切片透射电镜分析技术，对华北太原组和山西组煤中镜质组的超微结构和组分进行了分析，确认太原组镜质组中含有较丰富的超微类脂体，且超微类脂体主要来自菌藻类，山西组和太原组镜质组中超微类脂体数量存在明显差异。证实镜质体中超微类脂体数量和其化学性质紧密相关。从超微组分层次解释了山西组和太原组镜质组性质差异的原因，并分析讨论了太原组煤性质异常性的原因和煤还原程度问题，提出成煤过程中明显菌藻类低等生物贡献是太原组煤性质异常的一个重要原因。     

The chemistry of vitrinite fluorescence

The presence of a mobile phase within the structure of vitrinite is responsible for a major part of the maceral's secondary fluroescence. Fluorophoric structures contained in the mobile phase include aromatics, polars and a small proportion of aliphatics. The development of the mobile phase in the bituminous range of coalification enhances vitrinite secondary fluorescence and coal thermoplasticity. The macromolecular network is shown to be too condensed to display visible fluorescence as a result of self-quenching and π-electron delocalization.Dry catalytic hydrogenation has enabled the structure of coal to be related to the fluorescence displayed by the hydrogenated vitrinite. The hydrogenation-induced fluorescence and yield of chloroform-soluble material were progressively enhanced by hydrogenation; however, the residual aromatic network displays no visible fluorescence.     

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。     

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      

Vitrinite secondary fluorescence: Its chemistry and relation to the development of a mobile phase and thermoplasticity in coal

Coal fractions obtained by a progressive solvent extraction scheme and HPLC (high-performance liquid chromatography) fractionation have been examined by fluorescence microscopy. The results show that aromatic oligomers, polar compounds and a small portion of aliphatics in the mobile phase are actively and highly fluorescent. It is concluded that these compounds are fluorophors responsible for the secondary fluorescence displayed by some vitrinite. The overall secondary fluorescence of vitrinite is a complex overlapping of the fluorescence signals of these compounds with intermolecular and interphase interactions. These interactions cause a certain degree of fluorescence quenching through radiationless processes.The aromatic network system within the vitrinite is apparently too condensed to display a visible fluorescence at a rank higher than subbituminous C/B as a result of self-quenching. It is suggested that the development of a ‘mobile phase’ during the bituminous stage of coalification is responsible for the secondary fluorescence of the vitrinite, as well as its thermoplastic behavior.     

动物碎屑的光性变化及其研究意义

前泥盆纪地层中缺乏镜质体使得正确评价其有机质的热成熟度极为困难。但在下古生界中含有海生有机质笔石和几丁虫等 ,由于其光性特征随成熟度的变化而发生规律性变化而被用于表征有机质成熟度。在 4 50～ 70 0nm可见光谱范围 ,由于笔石和几丁虫的光学色散特性反射率随成熟度增加 ,表现出与镜质体及沥青相似的变化趋势。这表明 ,随成熟度增加 ,笔石和几丁虫的分子结构芳香度及芳碳定向性均发生相似的变化。在低成熟阶段 ,笔石和几丁虫的光学色散谱从蓝区到红区降低 ,表明芳环聚合程度低 ,芳碳含量少。在中等成熟阶段 ,笔石和几丁虫的光学色散谱从蓝区到红区呈平稳型式。在高成熟阶段 ,笔石的光学色散谱从蓝区到红区呈上升趋势 ,表明具有高芳香度 ,芳香分子定向性增强。在Ro ,max为 2 5%左右笔石发生结构转化 ,但直到Ro ,max达 12 %也未发生石墨化作用 ,表明笔石主要发生增碳作用。笔石和几丁虫的光性参数是下古生界地层的极为有效的成熟度指标     

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。     

煤岩组分化学结构随热演化变化与生烃性研究

应用显微傅立叶红外光谱分析,研究了胜利油田附近的石炭系太原组煤烃源岩中主要生烃有机组分化学结构特征。结果表明,荧光镜质体富含芳烃结构和含氧有机结构,而树脂体和角质体富含脂肪烃结构,荧光镜质体和树脂体烷基烃碳链短或支化程度高。随热演化程度增高,荧光镜质体和树脂体红外光谱参数(CH₂+CH₃) C=C和CH₂ CH₃比值逐渐减小,而孢子体和角质体的这两个参数先增后减,反映出荧光镜质体与树脂体具早期生烃特点,而孢子体与角质体生烃演化具弱—强—弱特性,具生烃高峰期。      

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。     

实验变形煤的光性组构分析

三种R_max^o分别为0.67%,3.41%和4.90%的煤样,在t=350-700℃、P_c=400-600MPa、ε=10%-30%、ε=3.63×10^-4-2.59×10^-5s^-1条件下的变形实验表明:(1)煤光性组构的成因是芳环层片在构造应力作用下重新定向所致,重新定向的主要机制是煤化过程中芳环层片的择优成核生长,同时存在物理转动定向机制的作用;(2)芳环层片的重新定向主要发生在煤级相对较低阶段,VRI的Z轴主要反映这一阶段的构造应力方向;(3)YRI的形态特征并非仅与有限应变有关,它不能直接作为有限应变分析的标志。