沉积有机质的物质组成.ppt
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1、第一节 煤的物质组成第二节 石油、天然气、油页 岩的物质组成,第二章 沉积有机质的物质组成,一、煤的岩石组成 二、煤的化学组成,第一节 煤的物质组成,(一)概述 思考题:研究煤的岩石组成有哪些方法?,一、煤的岩石组成,煤砖光片,粉煤光片,UMPS50型显微光度计,(二)煤的显微组成 1、显微组分的定义 光学显微镜下能够识别出来的组成煤的基本单位。镜质组Vitrinite 有机显微组分 惰质组 Inertinite 壳质组 Exinite 无机显微组分 矿物质,2、镜质组 煤中含量在5080%以上,强覆水、还原条件下经生 物化学和地球化学凝胶化作用而形成。透射光下:橙红色、褐红色 反射光下:灰色
2、、浅灰色,具有弱的荧光性 性脆,裂隙和微孔隙发育 O较高,、挥发分中等,较低,粘结、结焦性好 加氢液化时转化率较高 煤化过程生成少量油,较多甲烷气 在煤层中呈透镜状产生,结构镜质体 按细胞保存程度和形态特征划分 无结构镜质体 碎屑镜质体(1)结构镜质体 保存有植物的细胞结构,胞壁、胞腔清晰可辨。结构镜质体 胞腔呈圆形,椭圆形,方形,纺锤形胞腔排列 整齐,胞壁不膨胀或稍有膨胀。结构镜质体 胞壁膨胀,胞腔压扁呈短线状,胞腔变小,大小不一,排列不规则,(2)无结构镜质体 显微镜下观察不到植物的细胞结构。均质镜质体:透镜状或条带状产出,轮廓清楚,成分均一,不含杂质。基质镜质体:基质状,无固定形态,成分
3、非均一,可包裹其它组分,矿物质含量较多。胶质镜质体:充填植物胞腔中,或其它空腔中沉淀 成凝胶,成分均一 团块镜质体:呈圆形或椭圆形,常呈个体或群体出 现,团块状,轮廓清晰,成分均一。,(3)镜屑体 粒度小于10um,比较少见,泥炭阶段分解的植物或 腐植泥炭的碎屑,与基质镜质体在一起时不易区分,与 壳质组或惰质组在一起时,易于辨认。,3、壳质组(类脂组、稳定组)透射光:黄色,少数为绿黄色,红橙色 反射光:深灰色,灰色、有突起,发黄色的荧光 腐泥煤、残植煤、油页岩中富集,密度低,重液 易分离、Q、挥发分最高 液化 炼焦 生油 类型:孢子体角质体 藻类体荧光体 木栓体树脂体 沥青质体 渗透沥青质 壳
4、屑体,孢子体 孢子体是孢子植物的繁殖器官,保存下来的是其外胞壁。特征:闭合长环状,拐角圆滑,有时表面具有纹饰。异孢植物,有雌雄之分 同孢植物,无雌雄之分。雌:大孢子 雄:小孢子 花粉:种子植物的繁殖器 官,大小约为0.05 mm,与小孢子难 以分别。,角质体 叶、叶柄、细茎、种子、果实上的一层透明薄 膜,不具有细胞结构。特征:细长条状,一边平滑,一边呈锯齿状,拐角尖锐 薄壁角质体:厚520um 厚壁角质体:50um 取决于植物种类、植物组织、生长环境,树脂体植物分泌的产物:树脂、树胶、胶乳、脂肪、蜡质、琥珀 特征:边缘平滑,球形、卵形、纺锤形,充填于胞腔中,内 部均一,无细胞结构。有机化学成分
5、:萜烯体、异戊间二烯的缩聚。,木栓质体 树皮中木栓组织转变而来。特征:数层至十几层扁平的长方形木栓细胞所形成,波浪状排列紧密,纵切面呈叠瓦状结构,横切面呈鳞片状结构,荧光呈现褐黄色或暗褐色,荧光色不均匀。木栓化细胞壁除纤维素和木质素外,还含有25-50%木栓体。,藻类体 腐泥煤,腐植、腐泥煤,油页岩中常见。结构藻类体藻类群体,厚壁单细胞藻类 特征:水平切面上呈圆形,垂直切面上呈透镜状,扇 状、纺锤状,外形清晰,边缘呈锯齿状,表面 呈蜂窝状或海绵状、放射状,纹层状,云朵状 轮廓。层状藻类体 单细胞藻薄壁浮游藻类底栖藻类群体 特征:水平切面呈扁平的小浑圆体,垂直切面呈细 薄层状,个体小,长宽比大,
6、不易辨认。,沥青质体 类脂物质、藻类、浮游生物、细菌。特征:无固定形态,基质状,线理状或细小透镜状产出。随紫外线辐射时间加长,荧光性增强。渗出沥青体 次生煤岩组分:充填于孔隙裂隙中 特征:母质为壳质组时,较强的荧光,为绿黄色、亮 黄色;母质为富氢镜质体时,较弱的荧光,呈 褐黄,褐色。煤生烃,排烃的证据,煤成油的 重质烃类富集物。,荧光质体 叶肉细胞中油或脂肪,果实中的油或脂肪,煤化 过程中的油或脂肪。特征:呈小透镜状或粒状集合 体充填于细胞腔内或集 合成10-50um宽的薄层。壳屑体 特征:各种壳质组分的碎屑 体,不易与黏土矿物 区分,但具有荧光性。,3、惰质组 在结焦过程中不软化,呈惰性。成
7、因:植物遗体在缺水多氧的环境中,氧化而成。森林火灾,植物不完全燃烧 C60 泥炭表层受真菌等微生物的腐解 强烈的煤化作用特征:透射光:不透明 反射光:亮白色,黄色或灰白色,无荧光,正突起 高,中等,和挥发分低,热解不具有粘结性 显微组分:丝质体半丝质体粗粒体微粒体 菌类体惰屑体,丝质体 植物的根、茎、叶经丝碳化作用而成,在煤层 中呈薄层状,透镜状。显微亚组分:火焚丝质体氧化丝质体原生丝质体 火焚丝质体 特征:细胞结构保存良好,细胞壁薄,胞间隙甚至 植物的年轮都能见到,性脆,呈星状、孤形 等碎片。氧化丝质体 特征:细胞结构保存较好,细胞壁较厚,有时胞腔 大小不一,排列不很整齐。原生丝质体 特征:
8、有些植物在生长过程中,能将黑色素沉淀 在细胞膜中。,半丝质体 丝炭作用,半透明,可见结构。透射光:深棕色,黑棕色 反射光:灰白色,灰色 粗粒体 无定形、无结构的凝胶状惰质组分,条带状、团块状 成因:泥炭强烈氧化和干燥作用 富脂类形成煤化丝质体 火焚泥炭 微粒体特征:1um的圆形小颗粒,微粒状、细分散,各向异性成因:壳质组、富氢镜质组排出液态沥青后的残渣;泥炭阶段氧化丝质体、半丝质体碎片。,菌类体 菌孢子:真菌的繁殖器官,形态多样。真菌体 菌丝:真菌的营养器官,单细胞连接而成。菌核:由菌丝组成,形态、大小相差悬殊。特征:出现于第三纪煤中,圆形椭圆形,具蜂窝状结构。非真菌体(似菌类体)特征:出现于
9、晚古生代煤中,为丝炭化的树脂体或团 块状镜质体,多呈园形、卵形或不规则状,没 有细胞结构。部分菌类体,透射光:棕色、黑棕色;反射光:灰白、灰白色,可归入半镜质组、镜质组中。,惰屑体 特征:丝质体,半丝质体,菌类体碎片,110um,菱角状,不规则状外形,轮廓清晰。成因:泥炭化阶段形成,真菌,放射菌氧化 森林火灾,搬运沉积 挤压破碎,思考题:1.镜质组各具体显微组分的成因联系?2.在光学显微镜下如何鉴定显微组分?3.聚集有机质与分散有机质中的显微组分种类、数量 有何区别?,4、煤中的矿物质(1)来源 原生矿物:生物体中带来,Ca、K、Mg、Na、O、Si、S、P、e、l等化合物,i、Cu、Mo、Z
10、n、Co、V等微量元素。同生矿物:外源矿物泥炭堆积时,搬运而来。火山碎屑、粘土矿物、石英、长石、岩屑等。内源矿物化学或生物化学成因。黄铁矿、菱铁矿、蛋白石、玉髓等。后生矿物:埋藏演化中形成。地下水活动、物理化学条件的变化形成:方解石、石膏、黄铁矿、褐铁矿、高岭土、石英。岩浆热液:石英、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等。,(2)种类 粘土矿物:高岭石,蒙脱石、伊利石 碳酸盐矿物:方解石、白云石、铁白云石、菱铁矿 硫化物:黄铁矿、白铁矿、闪锌矿、方铅矿 氧化物、氢氧化物:石英、蛋白质、玉髓、金红石、赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿 盐类:氯化物、芒硝、石膏、磷灰石 重矿物:锆石、电气石、石榴子石,金红石、橄榄石等
11、微量元素:Ag、As、Ge、a、i、Sr、Ni、Mo,反射光下煤中常见矿物的鉴定标志,5高岭石;6分散状粘土矿物;7菱铁矿;8方解石脉(正交偏光),1充填胞腔的粘土矿物;2团块状和细分散状粘土矿物;3结核状菱铁矿;4后生脉状方解石,5充填胞腔的黄铁矿;6结核状黄铁矿;7团块状黄铁矿;8石英,(三)显微煤岩组分分类方案、ICCP分类 1957年提出,1974年被国际标准组织采用,1987年增补。特征:侧重于化学工艺性质,分大类显微组分组 以成因划分类显微组分、显微亚组分 以具体的植物种类划分种显微组分种 2、中国分类(GB/T 155881995),表 3-1 国际硬煤显微组分分类,续表3-1,
12、表2-2 中国烟煤显微组分分类 与国际硬煤分类方案的差别,粗粒体1:相当于同煤级半丝质体,反射光下呈灰白色。粗粒体2:相当于同煤级丝质体,反射光下呈亮白色、黄白色。菌类体1:真菌菌类体,可见细胞结构。菌类体2:氧化树脂体、似菌类体,不具细胞结构,见氧化裂纹。,(1)半镜质组(美国假镜质组、原苏联弱丝炭化组)特征:光性特征,物理性质,化学工艺性质介于 镜质组与惰质组之间,炼焦时可软化,但 一般不能变成塑性状态;透射光:棕色、红棕色 反射光:灰、浅灰色,微突起 daf、daf、原子比小于镜质组 密度、C daf、芳香度大于镜质组(2)树皮体 由多层长方形细胞紧密排列而成,常呈迭瓦状,其 形态多为不
13、规则块状。各细胞的色调常不均匀,具突 起,具绿黄色、黄色、褐黄色荧光。,a结构半镜质体,胞腔充填胶质镜质体;b结构半镜质体(左),均质半镜质体(右);c基质半镜质体(中);d基质半镜质体,团块半镜质体,小孢子体,c树皮体;d树皮体,弦切面,近等粒状细胞形态;e树皮体,叠瓦状构造;f树皮体,荧光体,a各向同性体;b各向同性体,粗、细粒镶嵌结构;c球粒状各向异性热解炭;d中间相小球体反射正交偏光,e粗粒镶嵌结构;f片状、纤维状粗粒镶嵌结构体;g球粒状各向异性热解炭;h各向异性丝质体反射正交偏光,3、褐煤的显微组分分类,(四)显微煤岩类型,显微煤岩类型是各种显微煤岩组分的组合特征、化学工艺性质、沉积
14、环境的反映。1、ICCP的分类 显微煤岩类型条带最小宽度为50um,即,最小覆盖 面积为5050um 侧重于煤的化学工艺性质的分类 以镜质组、壳质组、惰质组三组分为100%划分类型 微镜煤 V95%单组分组类型组 微壳煤 E95%微惰煤 I95%,按主要显微组分、亚组分组再细划分为类型;考虑优势组分命名,含量小于5%的不计;ICCP的镜质组=中国的镜质组+半镜质组;精煤(矿物总量20%或硫化物含量5%,密度1.5g/cm3)大致反映沉积环境,表3-4 微矿质煤分类,矿物总量60%或硫化物含量20%,密度2.0g/cm3为矿质类型,2、成因分类(1)前苏联热姆丘日尼可夫和金兹堡分类 煤与煤层的形
15、成条件 显微研究与宏观研究结合起来 按凝胶化组分(镜质组)含量划分六种类型,再按各显微组分划分亚型,(2)地科院、重庆煤研所的分类 据腐植煤镜质组百分含量划为四种类型 再按惰质组、壳质组、矿物质划分15种亚型 镜质组/%类型 80 亮煤型思考题:1.生物质、沉积有机质、煤岩类型的成因意义?2.显微煤岩类型的环境意义?3.成因分类中各类型的成因意义?,(五)煤的宏观组成 1、腐植煤的宏观煤岩成分(1)镜煤:乌黑,色深光强,成分均一,性脆,贝壳状断 口,轮廓清晰,粘结性好,矿物杂质少,裂隙 发育,大多由结构镜质体,均质镜质体组成。(2)丝炭:外观像木炭,颜色黑灰色或浅灰色,纤维状结 构,丝绢光泽,
16、疏松多孔,丝质体为主,质轻 者性脆,易污手,质重者,被矿物充填。(3)亮煤:表面隐约可见微细层理,光泽较强,结构不均一(4)暗煤:含壳质组多,灰黑色,韧性好,油脂光泽,水介 质活动性强;含矿物质多,煤质差;含惰质组 多,成分结构不均一,氧化环境。,条带厚度3-5mm构 成一个煤岩成分,不到3-5mm则合并;过渡类型:暗亮煤、亮暗煤;宏观与微观的结合 和联系;根据宏观煤岩成分 绘制煤层的形成曲 线,用于煤相研究。,2、腐植煤的宏观煤岩类型 宏观煤岩类型 光泽 镜煤亮煤 光亮煤 光泽极强 75%半亮煤 光泽较强75%-50%半暗煤 光泽暗淡50%25%暗淡煤 光泽极暗25%煤级和成因类型相同,才能
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