天然焦内炭微球显微光学特征、成因及其意义

作     者：安燕飞 陈凯鑫 王亚乔 程硕 黄楗 何舒扬 王胜建 AN Yanfei;CHEN Kaixin;WANG Yaqiao;CHENG Shuo;HUANG Jian;HE Shuyang;WANG Shengjian

作者机构：安徽大学资源与环境工程学院安徽合肥230601 安徽大学材料科学与工程学院安徽合肥230601 中国地质调查局油气资源调查中心北京100083 

出 版 物：《煤田地质与勘探》 (Coal Geology & Exploration)

年 卷 期：2024年第52卷第5期

页      面：25-36页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41602173,42272203) 安徽大学创新训练项目(X20240179) 

主　　题：炭微球 十字消光 光学各向异性 光率体 天然焦 安徽淮北石台煤矿 

摘      要：天然焦内炭微球是煤层遭受岩浆速热变质的产物,其显微光学特征成因解析有助于深入认识煤速热碳化和热变质。采集安徽淮北石台煤矿富含炭微球的天然焦样品,利用高分辨率反射偏光显微镜和扫描电镜等实验手段,表征了天然焦中炭微球的粒度、分布、显微光学和超微组构特征,以揭示其光学各向异性的成因和热演化意义。结果显示,远离岩体天然焦中炭微球以粗粒为主,粒径10~100μm,少数可达150μm以上;紧邻岩体天然焦炭微球以细粒为主,粒径1~10μm,在岩体内脉状焦内甚至低至1μm以下。分析显示,粗粒炭微球和炭半球分别发育“十字消光和“波状消光,是其内部放射状一轴晶光率体在切面内投影的光学表征;细粒炭微球发育“十字-双曲线消光,是其内部放射排布的二轴晶光率体切片投影的旋转效应。由此可见,趋近岩体,伴随着镜质体反射率增加,煤焦光率体逐渐由规则球形(光性均质体),向二轴椭球体(一轴晶)和三轴椭球体(二轴晶)转变。在该过程中,“十字消光和“波状消光的粗粒炭微球是煤热脱挥发分的产物,而“十字-双曲线消光的细粒炭微球是煤热缩聚而片层化的标志。天然焦中炭微球的显微光学特征是煤层趋热碳化的结果,本质上是其光率体受热变形的光学表征,可有效评价岩浆蚀变煤焦的热变质程度。