【正文】 變質(zhì)的分帶性 煤質(zhì)特點(diǎn) 對(duì)揮發(fā)分梯度也有明顯影響 ， 因此不同變質(zhì)程度的煤 ，其揮發(fā)分梯度各異 ， 以中變質(zhì)煤的變質(zhì)梯度最大 ， 因而其分帶明顯 。 圖 2022/5/27 83 煤變質(zhì)的 水平分帶 是垂直分帶性的一種表現(xiàn) ， 由于地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響 ， 同一煤田內(nèi)同一煤層或煤組在形成和形變過程中沉降深度不同 ， 這就表現(xiàn)在煤系本身厚度變化和煤系上覆巖系厚度變化的不相同 。 因此 ， 同一煤層或煤組所經(jīng)受的變質(zhì)程度不同 ， 反映在平面上就構(gòu)成 煤質(zhì)的水平帶狀分布特征 。 圖 2022/5/27 84 一、深成變質(zhì)作用 （ 二 ） 深成變質(zhì)的特點(diǎn) 煤系上覆巖系厚度與深成變質(zhì) 影響煤變質(zhì)的沉降深度 ， 除了煤系本身厚度所代表的沉降深度外 ， 上覆巖系厚度 代表的 后期沉降 同樣也影響煤的變質(zhì) 。 我國華北晚古生代聚煤盆地煤系厚度一般較薄 ， 它所代表的沉降深度不足以形成不同的煤種 。 但 煤系形成后的繼續(xù)沉降 （ 即上覆巖系厚度所代表的沉降 ） ， 是形成煤變質(zhì)分帶的原因之一 。 2022/5/27 85 一、深成變質(zhì)作用 例： 我國湖北東南部下二疊統(tǒng)麻土坡煤系 ， 厚度一般不足10m， 但由于上覆巖系厚度不同 ， 使僅含的一層煤在各地的變質(zhì)程度不同 。 表 313 2022/5/27 86 一、深成變質(zhì)作用 注意： 應(yīng)用上覆巖系厚度分析深成變質(zhì)作用的影響 ， 應(yīng)注意 煤系形成后構(gòu)造運(yùn)動(dòng)史的研究 。 當(dāng)煤系與上覆巖系之間為 連續(xù)沉積或僅有短暫的間斷時(shí) ， 由于兩個(gè)巖系基本上處于同一構(gòu)造運(yùn)動(dòng)幕 ， 經(jīng)受 同期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的變形 ， 因此上覆巖系厚度與煤系本身的沉降有關(guān) ， 對(duì)煤的深成變質(zhì)有較大影響；反之 ， 如果上覆巖系與煤系之間存在長(zhǎng)期間斷 ， 甚至經(jīng)歷了 不同的構(gòu)造運(yùn)動(dòng) ， 這時(shí)必須對(duì)其剝蝕的上覆巖系厚度做專門研究后 ， 才能正確分析對(duì)煤的深成變質(zhì)作用的影響 。 2022/5/27 87 一、深成變質(zhì)作用 （ 二 ） 深成變質(zhì)的特點(diǎn) 深成變質(zhì)作用與煤層賦存深度的關(guān)系 煤層現(xiàn)今賦存的深度對(duì)煤的變質(zhì)也有影響 。 在含煤巖系發(fā)生構(gòu)造變動(dòng)之后 ， 由于 后期形變 造成了更大埋藏深度 ， 在這種條件下由于溫度 、 壓力和時(shí)間因素的影響 ， 仍然可使煤的變質(zhì)程度累積加深 。盡管經(jīng)受的溫度低于構(gòu)造變形之前 (不低于 50℃ )， 但由于經(jīng)歷足夠長(zhǎng)的時(shí)間 ， 煤的變質(zhì)仍會(huì)繼續(xù)加深 。 例如 :我國河北開灤煤田開平向斜軸部煤的變質(zhì)程度高于兩翼 ，軸部為焦煤 ， 兩冀為肥煤和氣煤 ， 因而 ， 造成了等變質(zhì)面與煤巖層面呈一定交角的狀況 。 兩者交角愈大 ， 反映構(gòu)造形變后煤層賦存深度對(duì)煤變質(zhì)的影響愈大 。 2022/5/27 88 二、巖漿變質(zhì)作用 由于 巖漿熱 、 揮發(fā)分氣體 和 壓力 的影響 ， 使煤發(fā)生了變質(zhì)作用 。 這種變質(zhì)作用形成的條件是由于 巖漿的侵入 、 穿過或靠近煤層或煤系 。 根據(jù)侵入巖體的大小和侵入部位 ， 以及侵入巖體與煤層的直接接觸或間接影響 ， 將此變質(zhì)作用進(jìn)一步劃分為兩種類型：一種是與淺成侵入巖有關(guān)的 接觸變質(zhì)作用 ；另一種是與地下龐大的深成侵入體有關(guān)的 區(qū)域巖漿熱力變質(zhì)作用 。 2022/5/27 89 二、巖漿變質(zhì)作用 （ 一 ） 區(qū)域巖漿熱力變質(zhì)作用 這種變質(zhì)作用又稱 區(qū)域熱力變質(zhì)作用 或 遠(yuǎn)程巖漿變質(zhì)作用 等 。 區(qū)域巖漿熱力變質(zhì)作用有以下 主要特征 ： 由于變質(zhì)作用是在區(qū)域地?zé)釄?chǎng)上疊加了巖漿熱 ， 故地區(qū)的 地?zé)釡囟容^高 ， 地?zé)崽荻容^大 ， 煤變質(zhì)的垂直分帶明顯 ， 變質(zhì)帶厚度及平面寬度都較小 。 這種變質(zhì)作用所產(chǎn)生的變質(zhì)帶 ， 在 平面上的展布特征 與煤系和上覆巖系等厚線的展布無關(guān) ， 而與 深成巖體 分布有一定關(guān)系 （ 圖） 。 煤的 變質(zhì)程度 決定于 巖體大小 ， 以及與 巖體距離的遠(yuǎn)近 。 距巖體近的煤變質(zhì)程度高 ， 并常有 熱液礦化現(xiàn)象 ， 遠(yuǎn)離巖體則變質(zhì)程度較低 。 2022/5/27 90 黑龍江雙鴨山煤田中輝長(zhǎng)巖巖株出露寬 2km、 長(zhǎng)4km， 圍繞巖體煤級(jí)呈同心環(huán)帶分布 。 1－斷層； 2－輝長(zhǎng)巖； 3－無煙煤； 4－貧煤 5－瘦煤； 6－焦煤； 7－氣煤； 8－花崗巖基底 圖 2022/5/27 91 二、巖漿變質(zhì)作用 （ 二 ） 接觸變質(zhì)作用 接觸變質(zhì)作用 ：是指各種巖床 、 巖墻 、 巖脈等淺成巖體 侵入或接近 煤層 ， 這些侵入體的熱能使煤層達(dá) 1000℃ 以上 。這種熱影響多是 局部的 、 多變的 ， 地質(zhì)時(shí)間是 短暫的 。 接觸變質(zhì)作用的特征： 1） 在侵人體與煤層接觸帶附近 ， 煤層 受熱溫度 和 增溫速率高 ， 但 延續(xù)時(shí)間短 ， 受熱均勻性差 。 鄰近侵入體附近 ， 往往有不規(guī)則的天然焦帶 。 天然焦多呈深灰 、 灰黑色 ， 多孔隙 ，有明顯的垂直柱狀節(jié)理 。 2022/5/27 92 二、巖漿變質(zhì)作用 （ 二 ） 接觸變質(zhì)作用 2） 經(jīng)接觸變質(zhì)作用的煤 ， 顏色變淺 ， 密度增大 ， 灰分增高 ， 揮發(fā)分和發(fā)熱量降低 ， 粘結(jié)性消失 ， 愈近巖體愈明顯 。在接觸變質(zhì)過程中 ， 由于氧含量迅速減少 ， 碳含量增加得慢 ，所以與正常煤相比 、 這種煤的揮發(fā)分 、 發(fā)熱量均偏低 。 此外 ，由于煤在高溫下分解時(shí)產(chǎn)生的 CH4氣體與硫酸鹽作用 ， 可生成碳酸鹽礦物 。 煤中碳酸鹽礦物含量的增加 ， 往往也是接觸變質(zhì)煤的持征之一 。 2022/5/27 93 二、巖漿變質(zhì)作用 （ 二 ） 接觸變質(zhì)作用 3） 在接觸帶中 ， 煤的 鏡質(zhì)組 因經(jīng)受高溫溶解時(shí)氣體逸出而具氣孔狀構(gòu)造 ， 形成 多氣孔和溝槽的天然焦 ，其最大反射率和各向異性隨溫度提高而增大 。 4） 在接觸帶附近 ， 常常存在規(guī)模較小且不規(guī)則的 局部煤質(zhì)分帶現(xiàn)象 （ 圖 ） 。 其寬度不大 ， 從數(shù)厘米至數(shù)米不等 。 2022/5/27 94 二、巖漿變質(zhì)作用 接觸帶附近局部煤質(zhì)分帶 圖 2022/5/27 95 二、巖漿變質(zhì)作用 （ 二 ） 接觸變質(zhì)作用 和 無煙煤 的接觸變質(zhì)與 煙煤 不同 。 1） 多數(shù) 煙煤 在巖漿侵入后 ， 靠近侵入體的地方變?yōu)樘烊唤?。如江蘇利國煤礦開采的就是天然焦 ， 且原來比較穩(wěn)定的煤層在巖漿侵入后 ， 由于塑性變形使天然焦呈串珠狀 。 2） 褐煤 在侵入體侵入期間的變化是大量脫水 、 裂開和充填礦物質(zhì) ， 它不會(huì)因受熱變成膠質(zhì)體 ， 只是收縮 、 彎曲 ， 并保留原有的顯微結(jié)構(gòu) 。 3） 無煙煤 在侵入體侵入期間不軟化 ， 保存無煙煤的結(jié)構(gòu) ， 在化學(xué)組成 、 光學(xué)和其他性質(zhì)上近似于石墨 ， 具極大的各向異性 。 2022/5/27 96 二、巖漿變質(zhì)作用 （ 二 ） 接觸變質(zhì)作用 淺成巖體的接觸變質(zhì)作用的影響因素： 1) 巖體的產(chǎn)狀 ： 巖墻與巖脈 都是垂直或 斜交 煤層穿過 ， 因而它們對(duì)煤層的影響范圍不大 ， 形成的天然焦僅限于巖體兩側(cè)鄰近部位 ， 厚度通常只有幾十厘米至幾米 。 引起的次生分帶現(xiàn)象也是局部的 。 巖床 為 順層 侵入的巖體 ， 與煤接觸的面積較大 ． 因而影響范圍和程度也較大 。 如： 我國遼寧阜新煤田巖床厚度由1cm至百余米 ， 延展數(shù)千米 ， 臨近巖床的煤層普遍變成天然焦 。 2022/5/27 97 二、巖漿變質(zhì)作用 （ 二 ） 接觸變質(zhì)作用 2)巖體的大小 、 侵入部位和侵入次數(shù) ： 一般巖體愈大 ， 對(duì)煤質(zhì)影響愈大 。 巖體位于煤層下部對(duì)煤層變質(zhì)的影響程度及范圍比位于上部要大 。 侵入次數(shù)多對(duì)煤變質(zhì)影響大 。 3)巖漿的成分 、 性質(zhì)及煤層圍巖的物理性質(zhì) ：通常 酸性巖漿體 由于合有較多的揮發(fā)性氣體 ， 因而對(duì)煤質(zhì)影響大； 基性巖漿體 由于揮發(fā)性氣體含量小 ， 對(duì)煤變質(zhì)的影響較小 。 煤與圍巖的孔隙度大 ， 導(dǎo)熱性好 ， 所以煤質(zhì)受影響的程度就高 。 2022/5/27 98 三、動(dòng)力變質(zhì)作用 動(dòng)力變質(zhì)作用 ： 是指由于地殼構(gòu)造變動(dòng)的直接原因而造成煤發(fā)生變質(zhì)的作用 。 構(gòu)造變動(dòng)產(chǎn)生的 動(dòng)壓力 不能促進(jìn) 化學(xué)煤化作用 的進(jìn)行 ，一般只引起 物理煤化作用 。 所以只有當(dāng)構(gòu)造應(yīng)力作用于煤巖層而產(chǎn)生大量摩擦熱后 ， 從而導(dǎo)致煤的變質(zhì) 。 由于這種熱量往往較少 ， 因此 動(dòng)力變質(zhì)作用主要發(fā)生在煤層圍巖導(dǎo)熱差 ， 且熱量易于集中的相對(duì)密閉環(huán)境 。 例如 ， 煤及圍巖在壓扭應(yīng)力作用下的構(gòu)造強(qiáng)烈活動(dòng)地區(qū)常常形成動(dòng)力變質(zhì)作用帶 ， 多呈條帶狀分布 。 這種變質(zhì)作用與其他類型的煤變質(zhì)作用相比較 ， 往往是 次要的和局部的 。 2022/5/27 99 三、動(dòng)力變質(zhì)作用 圖 2022/5/27 100 煤的幾種變質(zhì)作用的關(guān)系： 深成變質(zhì) （ 區(qū)域變質(zhì) ） 作用是基礎(chǔ) ， 在任何一個(gè)煤田 ，不管煤的變質(zhì)程度多高 ， 其基礎(chǔ)是區(qū)域變質(zhì)作用 。 區(qū)域變質(zhì)作用具有普遍意義 。 巖漿變質(zhì)作用是最重要的疊加因素 ， 在某些煤田是主要變質(zhì)作用類型 ， 往往是高變質(zhì)帶或 區(qū)的主導(dǎo)因素 。 動(dòng)力變質(zhì)作用影響范圍較小 ， 與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)密切相關(guān) ， 對(duì)煤結(jié)構(gòu)影響較大 。 對(duì)于煤的變質(zhì)作用 ， 多種變質(zhì)作用復(fù)合或疊加是普遍現(xiàn)象 。 第五節(jié) 煤的變質(zhì)作用類型