接触变质煤微形貌特征及成因分析

煤层作为岩石圈重要的碳库,被岩浆破坏和吞噬,直接加速了地质历史上岩石圈的碳循环。为揭示该过程中接触变质煤微形貌的变化过程和原因,本研究采集了皖北袁店二矿岩体外围不同热变质程度的接触变质煤样品,进行了煤质分析、可溶有机组分分离、气相色谱-质谱(GC-MS)、偏光显微镜(PLM)、扫描电镜(SEM)等实验。结果显示,趋近岩体,样品挥发份、氢、氮、可溶有机质含量减少;灰分产率和镜质组反射率增加;可溶芳烃当中萘系列相对含量降低,菲系列相对含量升高。未受影响煤和浅热变质煤显微组分主要由胶质结构体组成,后者裂隙发育。天然焦主要由镶嵌结构体组成,局部发育形状不规则的脱挥发孔,孔径多介于20μm×50μm至50μm×150μm。火夹焦主要由多孔炭和炭微球组成:多孔炭富含圆形-椭圆形气孔,孔径多介于0.5~3μm,炭微球群发育在裂隙以及气孔内壁上。分析表明,趋近岩体,煤层热变质程度持续增加:浅热变质煤是煤层受较弱热变质而脆性断裂的产物;天然焦是浅热变质煤脱挥发份、塑性形变所致;火夹焦是天然焦被岩浆进一步中间相化的结果。因此,本文认为,接触变质煤消失过程中微形貌的变化是煤岩组分热蚀变、脱挥发份、中间相化的过程。