宏观煤岩成分

第一章绪论主要内容：本章主要论述了煤层气开发地质学研究的目的与意义，以及煤层气勘探的开发的现状。

从多个方面分析了我国煤层气的储量、勘探、开发等情况，深入细致的描述了目前我国使用煤层气、利用煤层气的状况，同时也对未来我国煤层气开采的发展和利用做了一定的分析和研究。

第二章煤的物质组成及其基本物理化学性质主要内容：一、煤的物质组成1、煤储层固态物质组成（1）宏观煤岩组成煤是一种有机岩类，包括三种成因类型：①主要来源于高等植物的腐殖煤；②主要由低等生物形成的腐泥煤；③介于前两者之间的腐殖腐泥煤。

宏观煤岩成分是用肉眼可以区分的煤的基本组成的单位，宏观煤岩组成是根据肉眼所观察到的煤的光泽、颜色、硬度、脆度、断口、形态等特征区分的煤岩成分及其组合类型。

（2）显微煤岩组成显微煤岩组成包括有机显微组分和无机显微组分—矿物质。

在光学显微镜下能够识别的煤的基本有机成分，称为有机显微组分，是由植物残体转变而来的显微组分。

无机显微组分指显微镜下观察到的煤中矿物质。

2、煤中的水和气（1）煤中的水煤中的液相是指存在的水。

煤中水存在于煤孔隙—裂隙中，其形态分为液态水、固态水（2）煤中的气煤层中赋存的气态物质就是煤层气，主要化学组分为甲烷、二氧化碳、氮气、重烃气等。

二、煤化作用及煤层气的形成1、煤化作用成煤作用是原始煤物质最终转化成煤的全部作用，它分成两个相继的阶段：从成煤原始物质的堆积，经生物化学作用直到泥炭的形成，称为泥炭化作用阶段；当泥炭形成后，由于沉积盆地的沉降，泥炭被埋藏于深处，在温度、压力增高等物理、化学作用下，形成褐煤、、烟煤、无烟煤和变无烟煤的过程，称为煤化作用阶段，包括成岩作用阶段和变质作用阶段。

2、煤化作用特点及煤化程度指标（1）煤化作用特点①增碳化趋势②结构单一化趋势③结构致密化和定向排列趋势（反光性增强）④煤显微组分性质的均一性趋势⑤煤化作用的不可逆性⑥煤化作用发展的阶段性和非线性（2）煤化程度指标煤化程度指标简称煤化指标，又称煤级指标，不同煤化阶段中各种指标变化的显著性各不相同。

宏观煤岩成分
宏观煤岩成分，一般分为镜煤、亮煤、暗煤和丝炭。

1、镜煤
镜煤，光泽最强、均一、性脆、常具有内生裂隙的煤岩成分。

在煤层中呈厚几毫米到2厘米的凸镜状或条带状。

2、亮煤
亮煤为复合组分，内生裂隙发育；光泽较强，仅次于镜煤；层理隐约可见。

在显微镜下观察，与暗煤相比，亮煤中的镜质组组分较多，壳质组组分较少，并常与暗煤逐渐过渡。

3、暗煤
暗煤致密坚硬，韧性较大，一般层理不明显，有时为粒状结构，断面粗糙，具不规则或平坦断口。

在显微镜下观察，常含较多的孢粉体和角质体等壳质组组分，或含较多的惰性组组分，也可含大量矿物质。

4、丝炭
丝炭又称丝煤。

四种煤岩组分中的一种。

丝绢光泽，组分简单，具纤维状结构，外表像木炭，故得名丝炭。

丝炭中的矿樤物质含量高于镜煤。

对8个样品的结构参数进行了计算，结果表明，丝炭芳香层片的定向程度和聚合程度高于镜煤，陆相环境条件下形成的煤，其镜煤与丝炭的d002面网间距较小，Lc和La较大。

中国矿业大学 学年度第 学期 《煤矿地质学》试卷及参考答案一、填空题（每空0.5分，合计20分）1．外力地质作用可分为风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、成岩作用。

2．中生代从老到新分为三叠纪、志留纪、白垩纪3．根据地震波速的变化，发现地球内部存在多个地震波不连续界面，其中2个最主要的不连续界面是莫霍面和古登堡面，并依此将地球内部圈层划分为地壳、地幔、地核。

4．煤矿中的“三量”是指开拓煤量、准备煤量、回采煤量。

5．岩层产状包括走向、倾向、倾角。

6．在纵剖面上，根据褶曲枢纽的产状可分为水平褶曲、倾伏褶曲，。

类；在平面上，根据褶曲延伸长度和宽度之比，可分为线形褶曲、短轴褶曲、近等轴褶曲3类。

7．宏观煤岩类型包括光亮煤、半亮煤、半暗煤、暗淡煤。

4种类型。

8．地球上的岩石可以分为岩浆岩（火山岩）、沉积岩、变质岩；三大类。

在以下岩石中，石灰岩是这三大类岩石中的沉积岩，大理岩是这三大类岩石中的变质岩，玄武岩是这三大类岩石中的 岩浆岩（火山岩）。

9．地质勘探的技术手段主要有 遥感、填图、坑探、钻探、巷探、物探等6种。

二、名词解释（每小题4分，合计20分）1．化石：保存在地层中的古生物遗体和遗迹。

2..承压水：充满于上、下二个稳定的隔水层之间的含水层中的重力水。

3．逆断层：上盘上升、下盘下降的断层。

4．震中：震中是震源在地表的垂直投影 5．条痕：矿物粉末的颜色 三、问答题（共计35分）1．地层的接触关系有哪几类？各有何特征？（12分）整合接触：新老两套地层彼此平行接触，连续沉积，无明显间断。

（4分）。

平行不整合：新老两套地层虽平行一致，但不是连续沉积，曾有过一段沉积间断，反映了一次先升后降的地壳运动，其间有风化剥蚀的痕迹。

（4分）角度不整合：新老两套地层彼此不平行，有一交角，其间有明显剥蚀面。

表明一次褶皱运动升起剥蚀后再沉降接受沉积的过程。

（4分）2．岩浆侵入对煤矿生产将产生什么样的影响？（11分）减少煤炭储量、缩短矿井服务年限（4分）；使煤质变差，灰分增高、挥发分降低，粘结性破坏（4分）；破坏煤层连续性（3分）。

显微组分及其成因 煤岩学的研究方法 煤岩学的应用1935年：“显微组分”概念1953年：国际煤岩学委员会（宏观煤岩组成：肉眼naked eye微观显微组分：显微镜，包括透射光、反射光宏观煤岩成分与有机显微组分之间的关系宏观成分显微成分镜质组壳质组惰质组宏观煤岩组成肉眼或放大镜→腐植煤的宏观煤岩组成镜煤vitrain丝炭fusain亮煤clarain暗煤durain成因：由成煤植物的木质纤维组织经凝胶化作用形成木质纤维组织：包括以木质素、纤维素和半纤维素组成的生物质显微镜下观察以镜质组为主，还含有数量不等的惰质组和壳质组不少煤层以亮煤为主组成较厚的分层，甚至整个煤层宏观煤岩组成─亮煤外观：光泽暗淡、灰黑色、表面粗糙、结构致密、比重大粘结性差；富含壳质组的暗煤，宏观略带油脂光泽，挥发分和氢含量较高，粘结性较好，且比重较小；含大量矿物质的暗煤，则密度大，灰分产率高，煤质差宏观煤岩组成外观：与木炭相似，灰黑色、性脆、多孔、呈纤维状结构成因：由成煤植物的木质纤维组织经丝炭化作用和火焚作用而形成的丝质体和半丝质体宏观煤岩组成煤暗煤暗淡、黑色或灰黑色、坚硬、表面粗糙丝炭丝绢光泽、黑色、纤维状、软、很脆、组分不均一腐泥煤烛煤暗淡或微油脂光泽、黑色、均匀、非层状、很硬、贝壳状断口、黑色条痕藻煤类似烛煤，外表微带褐色，褐色条痕宏观煤岩类型总体相对光泽强度光亮煤半亮煤半暗煤暗淡煤煤的显微组分：在显微镜下区别和辨识的基本组成成分煤的显微组分腐植煤的有机显微组分✓镜质组vitrinite✓惰质组inertinite✓壳质组liptinite煤的有机显微组分●木质纤维组织在厌氧细菌作用下形成腐植酸、沥青质等→结构镜质体●木质纤维组织在沼泽水的浸泡下吸水膨胀，发生胶体化学变化，使植物细胞结构破坏乃至消失，成为凝胶体→无结构镜质体透射光：黄色→橙红色普通反射光下呈灰色，无凸起；油浸反射光下呈深灰色傅家谟等《煤成烃地球化学》科学出版社，北京，火焚：沼泽森林火灾中形成的类似木炭的物质，成煤过程中形成惰质组。

1、煤、煤层、煤系及煤田煤是一种沉积成因的可燃有机岩石。

它是由大量有机物质和少量无机物质组成的。

煤层：地壳中由植物遗体转变而成的成层可燃沉积矿产，由有机物质和混入的无机矿物质所组成。

第一节煤的形成及物质组成一、煤的形成过程二、成煤的必要条件三、煤的物理性质四、宏观煤岩成分与煤岩类型五、常用的煤质指标一、煤的形成过程煤是植物遗体经过复杂的生物、地球化学、物理化学作用转变而形成的。

从植物死亡、堆积到转变为煤经历了一系列演化过程→成煤作用1、泥炭化作用：从高等植物死亡后，到变成泥炭过程；腐泥化作用：从低等植物死亡后，到变成泥炭过程；腐植煤、腐泥煤、腐植腐泥煤2、煤化作用：由泥炭转化为煤的过程；成岩作用：从泥炭（腐泥）变成褐煤的过程；变质作用：从从褐煤→烟煤→无烟煤；一、煤的形成过程煤是植物遗体经过复杂的生物、地球化学、物理化学作用转变而形成的。

从植物死亡、堆积到转变为煤经历了一系列演化过程→成煤作用1、泥炭化作用：从高等植物死亡后，到变成泥炭过程；腐泥化作用：从低等植物死亡后，到变成泥炭过程；腐植煤、腐泥煤、腐植腐泥煤2、煤化作用：由泥炭转化为煤的过程；成岩作用：从泥炭（腐泥）变成褐煤的过程；变质作用：从从褐煤→烟煤→无烟煤；二、成煤的必要条件1、植物条件——物质基础；2、气候条件——影响植物生长，同时影响植物的分解；3、自然地理条件——植物堆积；4、地壳运动条件——埋藏条件三、煤的物理性质煤的物理性质：光泽、颜色、硬度、脆度、比重、断口、裂隙等方面。

1、光泽：从土状（褐煤）→从似金属光泽（无烟煤）；2、颜色：褐色（褐煤）→黑色（烟煤）→钢灰色（烟煤）；3、硬度：中等（褐煤）→低（烟煤）→高（无烟煤）；4、脆度：小（褐煤）→大（烟煤）→小（无烟煤）；5、比重：随变质程度增加，比重也增加；6、断口：无烟煤；7、裂隙：内生裂隙外生裂隙四、宏观煤岩成分与煤岩类型（一）煤的宏观组成（腐植煤）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。

一、填空题1、地球(de)圈层构造大致以地表为界,分为内圈层和外圈层.外圈层包括大气圈、水圈和生物圈；内圈层包括地壳、地幔和地核.2、矿井水(de)来源主要有大气降水、地表水、含水层水、断层水和老窑水.3、岩石按成因分为岩浆岩、变质岩、沉积岩 .4、煤矿储量中(de)“三量”指开拓煤量、准备煤量和回采煤量.5、地质年代表,中生代包括白垩纪（K）、侏罗纪（J）、三叠纪（T）；古生代包括晚古生代和早古生代,晚古生代包括二叠纪（P）、石炭纪(C)、泥盆纪（D）；早古生代包括志留纪（S）、奥陶纪（O）、寒武纪（∈）.二名词解释正断层：断层上盘沿断层面倾斜线相对向下移动,下盘相对向上移动.逆断层：断层上盘沿断层面倾斜线相对向上移动,下盘相对向下移动.低温梯度：又称地热增温率,一般把在常温层以下,每向下加深100m所升高(de)温度,以°C/100m表示.含水层：地下岩层空隙中,储存有在重力作用下可以自由流动水,称含水层（带）.隔水层：由不透水岩石构成(de)岩层,具有阻隔地下水(de)性能.煤炭储量：赋存在地下具有工业价值(de)、可供开采利用(de)煤炭数量.三、简答题1、矿物岩石节理,解理,裂隙,断裂(de)区别答：解理是指矿物晶体在受外力打击后,沿一定(de)方向规则地裂开,形成光滑平面(de)性质不同矿物解理(de)方向数目和解理(de)完全程度不同,因此,解理是鉴定矿物(de)重要依据.岩层受力后发生变形,当作用力达到或超过岩层(de)强度极限时,岩层(de)连续性完整性受到破坏,在岩层(de)一定部位和一定方向上产生断裂.岩层断裂面两侧(de)岩块无显着位移(de)称为节理又称裂隙;有显着位移(de)称为断层.他们统称为断裂构造.2. 地层接触关系(de)几种特征答：地层之间接触关系有3种.1.整合接触：指上下两套地层产状平行,两者连续沉积,没有时间间段.2.平行不整合接触：指上下两套地层产状平行,但不是连续沉积,有沉积间断.3.角度不整合接触：指上下两套地层产状斜交,两者时代不连续,岩性和化石变化明显,具有明显凸凹不平剥蚀面.3. 地质年代(de)划分及对比方法答通过地层对比可更好(de)了解和掌握地层(de)分布规律为找矿打下基础.方法有：根据岩层(de)生成顺序划分和对比；根据岩层(de)岩性特征划分和对比；根据岩层中赋存(de)古生物化石划分和对比；根据地层之间(de)接触关系划分和对比；利用放射性同为素测定地质年代.4．井下煤层厚度(de)变化原因以及对生产(de)影响答：引起煤厚变化(de)地质因素：原生变化和后生变化. 原生变化是指泥炭层堆积过程中,在形成煤层顶板岩层(de)沉积物覆盖之前,由于各种地质因素影响而引起(de)煤层形态和厚度(de)变化.其原因有以下3种：1.地壳不均衡沉降2.沉积环境及沼泽基地不平3.同生冲蚀.后生变化是指泥炭层被形成煤层顶板岩层(de)沉积物覆盖后,以致煤层和含煤岩系形成后,由于各种地质作用(de)影响而引起煤层形态和厚度(de)变化.其原因有3种：1.后生冲蚀2.构造变动引起煤厚变化3.岩浆侵入引起煤厚变化.对煤矿生产(de)影响：1.影响采掘部署2.影响回采计划,造成采掘工作被动3.巷道掘进率增高,回采率降低4.降低矿区或采区(de)服务年限.1, 地温梯度：又称地热增温率.它是指深度每下降100M,温度升高(de)度数,以C/100M表示.平均地温梯度不超过3度/100M(de)地区为地温正常区.一个地温梯度只适应于一定深度（20---30KM）2, 地球(de)圈层构造：是指地球可大体分成几个连续(de),由不同成分和物理状态(de)物质构成(de)同心圈层.它反映了地球(de)组成物质在空间(de)分布和彼此间(de)关系,表明地球不是一个均质体.（大气层,水圈,地壳,地幔,地核）3, 地质作用分两大类：一类是由地球内部(de)能（内能）所产生(de)地质内营力（地质内动力）引起(de),称为内力地质作用；另一类是由地球外部(de)能（外能）所产生地质外营力（地质外动力引起,）外力地质作用.地质作用凡是由自然动力所引起(de)地壳物质成分、内部结构以及外部形态发生变化和发展(de)各种自然作用.4, 岩浆：是地下深处上来(de),富含挥发分(de)高温高压粘稠(de)硅酸盐熔融体（650-1400℃）.侵入作用：岩浆沿着一定(de)通道上升运移,并不是都能达到地表,而是在地壳中于不同(de)深度发生一系列(de)物理化学变化,从而使岩浆逐渐冷凝结晶,进而转化为固体状态(de)岩浆岩,这个活动过程就称为侵入作用.喷出作用（或火山作用）：岩浆沿地壳薄弱处溢出或喷出地表(de)作5, 矿物是由地质作用下,由一种元素或由一种以上元素化合在一起形成(de)具有一定化学成,物理性质和形态特征(de)自然物质.它们是由化学元素在地壳存在(de)形式,也是组成岩石和矿石(de)物质基础.6, 石英：晶体呈六方柱无色,含气泡呈乳白色,含杂质时可为紫色,烟黑透明至半透明；正长石：K[ALSI3O8]晶体厚板状或短柱状,呈肉红色或淡黄色,玻璃光泽,半透明；7, 岩石是一种或多种矿物在各种地质作用下形成、具有一定结构和构造(de)集合体.是构成岩石圈(de)基本物质.分类：岩浆岩,沉积岩,变质岩：（岩浆岩又分为）：以SIO2为分类指标超基性岩,基性岩,中性岩和酸性岩；它是由侵入地壳内(de)岩浆及喷出地表(de)熔浆冷凝后形成(de)岩石.8, 沉积岩；是先期开成(de)各种岩石(de)风化和剥蚀产物,火山喷发(de)固体碎屑物质及生物(de)遗体和碎片,在原地或经搬运后沉积下来,通过固结成岩作用所形成(de)岩石,是外力地质作用(de)产物.（层理分为水平层理,波状层理,斜层理）分布在地壳表层.构造：是各个组成部分(de)空间分布及它们之间(de)相互排列关系所反映出(de)岩石综合特征.沉积岩(de)典型构造是层理；其次还有层面构造,结核等.（依据成因,成分,结构分类）9, 岩层(de)产状要素：走向,倾向,倾角10, 褶曲要素：（核）,褶曲(de)中心：（翼）,核部两侧(de)岩层；（翼角）：两翼岩层(de)倾角：（转折端）：褶曲从一翼转到另一翼(de)过渡部分；（顶和槽）：（轴面）；（轴和轴迹）；（枢纽）11, 断层构造：断裂两侧(de)岩层或岩体沿破裂面断开,并且发生明显(de)相对位移(de)断裂构造称断层构造12, 节理：称为裂隙,是指破裂面两侧岩石块未发生显着位移(de)断裂构造.其断裂面称为节理面.节理成因分类：（原生节理,次生节理）.力学性质分：（张节理,剪节理）节理(de)产状分类：（走向节理,倾向节理,斜交节理）13, 断层：地壳运动产生(de)地应力作用于岩层,当应力超过岩层(de)强度极限时,岩层便发生断裂,并发生明显相对位移.14, 断层要素：A 断层面B断层线C断盘D交面线E真断距落差.15, 断层(de)野外判识：(1)断层面特征——擦痕、阶步(2)断层破碎带和构造角砾岩 (3)牵引构造(4)地层(de)重复与缺失(5)构造中断(6)地貌特征16, 断层类型(de)确定：确定断层(de)类型,主要是指确定以两盘相对位移方向为基础(de)断层分类.可根据下列两点：一,根据断层两盘岩层(de)新老关系确定,二,根据断层两侧褶曲核部(de)宽窄变化确定.17, 构造学方法：主要是依据地层之间(de)接触关系研究地史.关系分三类：整合接触,平行不整合接触,角度不整合接触,18, 以煤为研究对象(de)科学,称为煤田地质学.形成条件：一,植物条件,二,自然地理条件,三,气候条件,四,地壳运动条件；工业分析指标：1水分（游离水,化合水,结晶水.主要测游离水含量）2灰分（燃烧后(de)残渣）3挥发性（900度下加热7分钟发生有机物和矿物(de)分解,分解出来(de)气态物质）4固定碳（FC可燃物代号）.煤变质因素：温度,压力,时间.19, 宏观煤岩成分：煤(de)宏观煤岩成分是指用肉眼或放大镜能够区别和辨认(de)组成煤(de)基本单元,它们与组成岩石(de)矿物相当.腐杆煤(de)宏观煤岩万分包括镱煤,亮煤,暗煤和丝炭四种.20, 宏观煤岩(de)类型：以光泽强度,成分比例和组合情况.1光亮型煤,2半光亮型煤3半暗淡型煤4暗淡型煤；21, 煤层(de)结构：煤层中含有其它岩石夹层（称为夹石层,夹矸层或矸石层）(de)情况.分为不含量夹石层(de)简单结构,含有夹石层(de)复杂结构.22．煤层厚度及其变化原因：答：引起煤厚变化(de)地质因素：原生变化和后生变化. 原生变化是指泥炭层堆积过程中,在形成煤层顶板岩层(de)沉积物覆盖之前,由于各种地质因素影响而引起(de)煤层形态和厚度(de)变化.其原因有以下3种：1.地壳不均衡沉降2.沉积环境及沼泽基地不平3.同生冲蚀.后生变化是指泥炭层被形成煤层顶板岩层(de)沉积物覆盖后,以致煤层和含煤岩系形成后,由于各种地质作用(de)影响而引起煤层形态和厚度(de)变化.其原因有3种：1.后生冲蚀2.构造变动引起煤厚变化3.岩浆侵入引起煤厚变化.对煤矿生产(de)影响：1.影响采掘部署2.影响回采计划,造成采掘工作被动3.巷道掘进率增高,回采率降低4.降低矿区或采区(de)服务年限. 23．含煤岩系(de)概念：含煤岩系又称含量煤建造成直接经济损失,含量煤地层或煤系等.它是在一定时期内,形成 (de)具有成因联系且连续沉积(de)一套含量有煤层(de)沉积岩系.特征是含有煤层.24,煤田(de)划分：由于成煤条件(de)差异性,造成直接经济损失成聚煤作用在时间上,空间上发育(de)不平衡,从而出面成煤(de)分区现象.地质条件,成煤时代,含量煤岩系和聚煤作用,以及地理位置,分六区：（华北石炭二又叠纪聚煤区,2华南二叠聚煤区3东北侏罗纪聚煤区4西北侏罗纪聚煤区5西藏滇西中生代及后三纪聚煤区6台湾第三纪聚煤区）25,矿井充水水源：大气降水、地表水、含水层水、断层水和老窑水26,勘探手段：地质填图,坑探工程,钻探索工程,及地球物理勘探,四种. 27,井下判断断层存在和寻找断失翼煤层(de)方法：1煤,岩层(de)层位对比分析法2断层面构造特征法3经验类推法4作图分析法5生产勘探法. 28煤炭储量分类：可采储量,工业储量,设计损失量.就是煤矿中说(de)三量.29,地球(de)圈层构造大致以地表为界,分为内圈层和外圈层.外圈层包括大气圈、水圈和生物圈；内圈层包括地壳、地幔和地核.。

《煤矿地质学》试卷1一、填空题（每空0.5分，合计20分）1．外力地质作用可分为风化、剥蚀、、、五种类型。

2．中生代从老到新分为、、三个纪。

3．根据地震波速的变化，发现地球内部存在多个地震波不连续界面，其中2个最主要的不连续界面是和，并依此将地球内部圈层划分为、、。

4．煤矿中的“三量”是指、、。

5．岩层产状包括、、。

6．在纵剖面上，根据褶曲枢纽的产状可分为、2类；在平面上，根据褶曲延伸长度和宽度之比，可分为、、3类。

7．宏观煤岩类型包括、、、4种类型。

8．地球上的岩石可以分为、、三大类。

在以下岩石中，石灰岩是这三大类岩石中的，大理岩是这三大类岩石中的，玄武岩是这三大类岩石中的。

9．地质勘探的技术手段主要有、、、、、等6种。

二、名词解释（每小题4分，合计20分）1．化石2．承压水3．逆断层4．震中5．条痕三、问答题（共计35分）1．地层的接触关系有哪几类？各有何特征？（12分）2．岩浆侵入对煤矿生产将产生什么样的影响？（11分）3．试分析矿井水的来源？（12分）四、作图分析题：（共25分）1．在下面平面图上绘制地层剖面图（图中字母为地层代号），并逐一指出是何种褶曲？（10分）50°50°35°38°35°35°CP T P C D C PC2．下面为一煤层底板等高线图（15分）比例尺：1：2000N-100-150-200-250-250-200-150-100回答以下问题：①指出断层上、下盘，并标出上、下盘断煤交面线？②绘出煤层产状和断层面产状（在图上标出，不必求具体数据）？ ③确定断层下降盘和断层性质？④在图中绘出断层落差和水平地层断距并求出具体数据？-150-150 -200N一、填空题（每空0.5分，合计20分）1.内力地质作用按性质和方式可分为 、 、 、 四种表现类型。

2.与地质年代中的代、纪、世相应的年代地层单位分别为 、 、 。