不同变质类型煤的结构演化特征及其地质意义

第４１卷 第１期　　　　　　　　　　　　　　 中国矿业大学学报　　　　　　　　　　　 　　Ｖｏｌ．４１ Ｎｏ．１ ２０１２年１月　　　　　　　　　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　　　　　　　　　Ｊａｎ．２０１２ 收稿日期：２０１１　０３　０３ 基金项目：国家自然科学基金项目（４０８７２１０５），华北科技学院科研基金项目（Ａ０８００２） 作者简介：李小明 （１９７０－），男，山西省大同市人，副教授，博士，从事煤田地质方面的研究． Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｘｍ７０１０＠１２６．ｃｏｍ　 Ｔｅｌ：０１０－６１５９６８１６ 不同变质类型煤的结构演化特征及其地质意义 李小明１，２，曹代勇２ （１．华北科技学院 安全工程中心，北京　１０１６０１；２．中国矿业大学 地球科学与测绘工程学院，北京　１０００８３） 摘要：基于煤结构演化特征及其地质意义在煤化作用研究中的重要性，采用Ｘ射线衍射、电 子顺磁共振分析、显微傅立叶变换红外分析、高分辨率透射电子显微镜研究了特殊环境下形成的 不同变形－变质类型的构造煤．结果明：３类不同变形－变质类型煤具有显著的系统差异：尤以区 域变质煤与另两类区分显著，叠加在高温之上的构造应力能够促进碳原子面网间距（ｄ００２）减小、 基本结构单元（ＢＳＵ）的延展度（Ｌａ）和堆砌度（Ｌｃ）增大、促使ＢＳＵ向稚理化发展；该实验条件 下，构造－热变煤的ｄ００２较另两类煤平均减小了０．０１２ｎｍ左右，而Ｌａ和Ｌｃ平均值则分别为另两 类煤的近２倍和３倍左右．构造应力不仅影响物理煤化作用，而且在一定程度上可以导致煤有机 大分子化学结构和化学组成的改变，对煤结构的演化具有超前效应． 关键词：煤；变质作用；结构演化；构造应力；地质意义 中图分类号：Ｐ　６１８．１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－１９６４（２０１２）０１－００７４－０８ Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ ｃｏａｌ　ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ＬＩ　Ｘｉａｏ－ｍｉｎｇ　１，２，ＣＡＯ　Ｄａｉ－ｙｏｎｇ２ （１．Ｎｏｒｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０１６０１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｉｎ　ｓｔｕｄｙｉｎｇ　ｃｏａｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｄｅｆｏｒｍｅｄ　ｃｏａｌｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｗｅｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ｕｓｉｎｇ　Ｘ－ｒａｙ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ，Ｆｏｕｒｉｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｍｉｃｒｏｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ ｓｈｏｗｅｄ　ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ　ｓｙｓｔｅｍｉｃ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｗｅｒｅ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ａｍｏｎｇ　ｔｈｅ　ｒｅｇｉｏｎａｌ ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃ　ｃｏａｌ　ａｎｄ　ａｎｏｔｈｅｒ　ｔｗｏ　ｋｉｎｄｓ．Ｔｈｅ　ｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｉｎｇ　ｔｅｃｔｏｎｉｃ　ｓｔｒｅｓｓ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍ－ ｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｌｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌａｍｅｌｌａｅ　ｓｐａｃｉｎｇ（ｄ００２）ｏｆ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｕｎｉｔ（ＢＳＵ），ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＢＳＵ　ｄｉａｍｅｔｅｒ（Ｌａ）ａｎｄ　ｔｈｅ　ＢＳＵ　ｓｔａｃｋ　ｈｅｉｇｈｔ（Ｌｃ）ａｎｄ ｔｈｅ　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＢＳＵ．Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ　ｄ００２ｏｆ　ｔｅｃｔｏｎｉｃ－ ｔｈｅｒｍａｌ　ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃ　ｃｏａｌ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　０．０１２ｎｍ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｏｔｈｅｒ　ｔｗｏ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｃｏａｌ．Ｈｏｗ－ ｅｖｅｒ，ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｖａｌｕｅｓ　ｏｆ　Ｌａ　ａｎｄ　Ｌｃ　ｗｅｒｅ　ｎｅａｒｌｙ　２ｔｉｍｅｓ　ａｎｄ　３ｔｉｍｅｓ　ｔｏ　ｔｈｏｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｔｈｅｒ　ｔｗｏ ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｃｏａｌ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ｔｅｃｔｏｎｉｃ　ｓｔｒｅｓｓ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ａｆｆｅｃｔｓ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｃｏａｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ ｌｅａｄｓ　ｔｏ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｉｎ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｍｉｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ　ｉｎ　ｃｏａｌ， ｗｈｉｃｈ　ｓｕｇｇｅｓｔｓ　ｔｈｅ　ｌｅａｄｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏａｌ． Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ；ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ；ｔｅｃｔｏｎｉｃ　ｓｔｒｅｓｓ；ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ 第１期 　　　　　　　　　　李小明等：不同变质类型煤的结构演化特征及其地质意义 煤作为对温度、压力、应力等环境条件十分敏 感的有机岩，在地质历史演化过程中的各种构造－ 热事件必然导致煤发生一系列物理、化学、结构变 化，使其经历复杂的变形－变质过程［１－５］．由于煤的 组成复杂，能溶于有机溶剂的量很少，绝大部分为 不溶有机质，使采用物理、化学方法研究煤的组成 和结构而获得的信息有限．近年来发展起来的固体 谱学方法对煤有机质的研究，取得了有关组成和结 构方面较为详细的信息．本文在现有研究成果的基 础上，采用Ｘ射线衍射分析（ＸＲＤ）、电子顺磁共振 分析（ＥＰＲ）、显微傅立叶变换红外分析（Ｍｉｃｒｏ－ ＦＴＩＲ）、高分辨率透射电子显微镜（ＨＴＥＭ）等技 术，对特殊环境下形成的不同变形－变质类型的构 造煤进行了研究，探讨了构造应力对煤结构演化的 影响． １ 地质背景与研究煤样 分析样品采自大别造山带北麓北淮阳地区下 石炭统杨山组．北淮阳石炭纪煤系为一套以粗碎屑 沉积岩为主的含煤岩系，含煤层数较多且极不稳 定，煤层的厚度及结构在走向上和倾向上变化剧 烈［６］．煤的演化程度高，达到无烟煤至变无烟煤阶 段，镜质组最大反射率Ｒｏ，ｍａｘ普遍超过４％．针对石 炭纪煤层所经历的复杂的构造－热演化特征，分别 采集了３类分析煤样进行对比研究．Ｂ６～Ｂ１１号样 品采自河南省商城县西部马鞍山地区，位于商城花 岗岩体西侧，ＮＳ向强烈剪切应变带内，受构造应 力及岩体强烈影响，称之为构造－热变煤；Ｂ６３～Ｂ７０ 号样品采自商城县东部皮冲地区燕山期花岗岩侵 入体旁侧，主要受岩浆热影响，称之为岩浆热变煤； Ｂ２２～Ｂ５７号样品采自河南省商城县至安徽省金寨 县西部地区的其他小煤矿，主要反映区域变质作 用，称为区域变质煤［１，４］．分析煤样的基本数据及 其测试结果列于表１． 表１　煤样测试分析结果 Ｔａｂｌｅ　１　 Ｔｅｓｔｉｎｇ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｓａｍｐｌｅｓ 样品编号 变形类型 Ｒｏ，ｍａｘ／％ ＸＲＤ分析 ｄ００２／ｎｍ　 Ｌｃ／ｎｍ　 Ｌａ／ｎｍ　 Ｎ　 Ｌａ／Ｌｃ ＥＰＲ分析 Ｎｇ／（１０１８ｓｐｉｎｓ·ｇ－１） Ｈｘ／１０－４　Ｔ ／ｇ Ｂ７０ 岩浆热变质 － － － － － － ９．１４　 ４９．４５　 ２．００３　８ Ｂ６８ 岩浆热变质 ８．００５　 ０．３４８　９　 １．３７３　４　 ３．７７０　９　 ３．４　 ２．７５　 １３．８０　 ５５．５６　 ２．００７　６ Ｂ６７ 岩浆热变质 ６．６３１　 ０．３５０　４　 １．６９６　７　 ５．４９０　６　 ４．１　 ３．２４　 １８．３０　 ８３．１５　 ２．００２　５ Ｂ６６ 岩浆热变质 ７．３０８　 ０．３５０　７　 １．６２８　５　 ５．４６２　９　 ３．９　 ３．３５　 １６．００　 ６７．４０　 ２．００３　９ Ｂ６５ 岩浆热变质 ６．７３８　 ０．３４７　２　 １．４５１　１　 ４．９７９　７　 ３．６　 ３．４３　 １３．００　 ６３．１９　 ２．００３　９ Ｂ６４Ｐ 岩浆热变质 ６．７６５　 ０．３４８　４　 １．４２９　７　 ４．６６９　９　 ３．５　 ３．２７　 ４．５０　 ４３．２２　 ２．００４　９ Ｂ６４Ｂ 岩浆热变质 ６．８０８　 ０．３５０　５　 １．３９８　６　 ３．８１１　１　 ３．５　 ３．２７ － － － Ｂ６３ 岩浆热变质 ５．１９７　 ０．３４４　６　 １．８１７　８　 ４．９８５　１　 ４．３　 ２．７４　 ２１．００　 ４５．４５　 ２．００７　１ Ｂ６２ 岩浆热变质 ７．０４３　 ０．３５２　３　 １．６６１　６　 ３．４４１　２　 ４．０　 ２．０７ － － － 平均值 岩浆热变质 ６．８１２　 ０．３４９　３　 １．５５７　２　 ４．５７６　４　 ３．８　 ３．０２　 １３．６８　 ５８．２０　 ２．００４　８ Ｂ５７ 区域变质 ４．２８６ － － － － － ２５．４０　 １３．６２　 ２．００５　８ Ｂ５５ 区域变质 ４．７２５ － － － － － １１．３０　 ４４．０４　 ２．００７　３ Ｂ５１ 区域变质 ４．９４３　 ０．３４１　０　 １．５７５　０　 ２．３４３　２　 ３．９　 １．４９　 １９．９０　 １４．９２　 ２．００６　１ Ｂ４７ 区域变质 ４．９７９　 ０．３４３　５　 １．５９５　５　 ４．８５８　８　 ３．９　 ３．０４　 １７．７０　 ３４．８７　 ２．００６　６ Ｂ４５ 区域变质 ５．１５６　 ０．３４７　７　 １．６２９　４　 ２．９０９　８　 ３．９　 １．７９　 ８．９１　 １９．１７　 ２．００８　１ Ｂ４４ 区域变质 ４．５６７　 ０．３４７　４　 １．３０５　７　 ２．６６０　０　 ３．３　 ２．０４　 １３．９０　 １２．２９　 ２．００６　７ Ｂ４２ 区域变质 ５．６１８　 ０．３５３　１　 １．４５３　１　 ４．４９１　０　 ３．６　 ３．０９　 １９．５０　 ６５．６３　 ２．００５　１ Ｂ４１ 区域变质 ４．５４９　 ０．３４６　９　 １．２７７　０　 ２．３８８　０　 ３．２　 １．８７　 １９．１０　 ３１．７４　 ２．００６　０ Ｂ３９ 区域变质 ５．０４２　 ０．３５１　７　 １．５６５　８　 ４．３７９　５　 ３．８　 ２．８０　 １１．９０　 １１．０９　 ２．００７　４ Ｂ３８ 区域变质 ５．０６８　 ０．３５３　１　 １．２７２　０　 ３．２４２　９　 ３．２　 ２．５５ － － － Ｂ３４Ｂ 区域变质 ４．２２３ － － － － － ８．８３　 ８．０９　 ２．００６　５ Ｂ３２ 区域变质 ４．８９５　 ０．３５１　１　 １．３３０　８　 ３．３４９　０　 ３．３　 ２．５２ － － － Ｂ３１ 区域变质 ２．９０４ － － － － － １８．４０　 ９．１１　 ２．００５　９ Ｂ３０Ｐ 区域变质 ５．３６７　 ０．３５１　１　 １．５９６　７　 ３．５７４　４　 ３．９　 ２．２４ － － － Ｂ２９ 区域变质 ４．６３１　 ０．３４８　７　 １．３５７　７　 ３．４９５　２　 ３．４　 ２．５７　 ７．９４　 １１．５５　 ２．００８　７ Ｂ２６ 区域变质 ４．７８３　 ０．３５０　０　 １．３５７　４　 ３．４９５　２　 ３．４　 ２．５７　 ９．７４　 １５．２６　 ２．００６　６ Ｂ２５ 区域变质 ４．３７５　 ０．３４７　０　 １．３１０　６　 ２．６１８　５　 ３．３　 ２．００　 １１．１０　 １１．７２　 ２．００７　２ Ｂ２４ 区域变质 ４．０２４ － － － － － １１．７０　 ９．６７　 ２．００６　７ Ｂ２２ 区域变质 ４．５２５　 ０．３５０　９　 １．３２２　０　 ２．６６４　６　 ３．３　 ２．０２　 １６．７０　 ７．９１　 ２．００６　７ 平均值 区域变质 ４．８９３　 ０．３４８　８　 １．４２４　９　 ３．３１９　３　 ３．５　 ２．３３　 １４．５０　 ２０．０４　 ２．００６　７ Ｂ１１ 构造－热变质 ５．６０５ － － － － － ６．６９　 １５．９７　 ２．００４　５ Ｂ１０ 构造－热变质 ６．８５７ － － － － － ２．０８　 １３．８７　 ２．００７　３ Ｂ９ 构造－热变质 ６．３６２ － － － － － １．２１　 ４．５９　 ２．００６　１ Ｂ８ 构造－热变质 ８．３８４　 ０．３３４　２　 ３．３９７　４　 ８．３１８　７　 ７．５　 ２．４５　 ４．９６　 ８．１６　 ２．００４　３ Ｂ７ 构造－热变质 ５．８５３　 ０．３３９　４　 ６．８０９　３　 ５．４４７　９　 １４．５　 ０．８０ － － － Ｂ６ 构造－热变质 ６．２３１　 ０．３３６　８　 ３．４８３　１　 ５．８２１　１　 ７．８　 １．６４　 ４．３６　 ２２．１０　 ２．００４　７ 平均值 构造－热变质 ６．８２３　 ０．３３６　８　 ４．５６３　３　 ６．５２９　２　 ９．９　 １．６３　 ３．８６　 １２．９４　 ２．００５　４ ５７ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国矿业大学学报　　　　　　　　　　　　　　　第４１卷 ２　 Ｘ射线衍射分析 ２．１ 实验条件 原始煤样经手选出镜煤或亮煤条带，脱矿物处 理后研磨至４４μｍ．实验采用 ＭＳＡＬ－ＸＤ２Ｘ射线 衍射仪，ＣｕＫα靶，管压３６ｋＶ，管流３０ｍＡ，发散 狭缝１ｍｍ，接收狭缝０．１６ｍｍ，步进式扫描，步宽 ０．０４°，扫描速度２°／ｍｉｎ，选用低角度衍射，衍射角 为４°～６４°． ２．２ 测试结果分析 实测的３类变形－变质类型煤的Ｘ射线衍射谱 图存在显著差异（图１），构造－热变煤的（００２）晶面 衍射峰较其他两类煤的００２衍射峰高且陡、峰形对 称，而区域变质煤的００２峰低矮而且宽缓，峰的左 侧 （低角区）升高．以Ｘ射线衍射谱图为依据，根据 相关公式［７－８］，计算得到测试煤样的ＢＳＵ参数（表 １）． 图１　不同变质类型煤的Ｘ衍射谱对比 Ｆｉｇ．１ Ｘ－ｒａｙ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　ｃｕｒｖｅ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃ　ｔｙｐｅ　ｃｏａｌｓ １）一般来说，煤缩聚芳香稠环基本结构单元 ＢＳＵ碳原子面网间距ｄ００２随煤级增高而逐渐减小． 本次实验煤样的Ｒｏ，ｍａｘ 均大于４％，ｄ００２值比较稳 定，在０．３４～０．３６ｎｍ 之间，与现有研究成果一 致［８］．除构造－热变煤外，ｄ００２的演化规律是从Ｒｏ，ｍａｘ 为４．３％左右开始迅速增加，到５．６％左右达到最 大值，然后又稳定在０．３５ｎｍ附近，具上凸抛物线 发展的特征．构造－热变煤的的ｄ００２值远小于其它 两种变质类型，其演化途径表现为线性趋势（图 ２ａ），这一规律为挤压或剪切应力作用促进碳原子 面网间距减小的论点提供了重要佐证． ２）区域变质煤和异常热变煤的ＢＳＵ堆砌度 Ｌｃ具有与ｄ００２相似的演化途径，呈上凸抛物线，但 幅度较平缓，Ｌｃ稳定在１．０～２．０ｎｍ之间．构造－ 热变煤的Ｌｃ值明显增大，其演化轨迹具有上凹抛 物线形态（图２ｂ）．３种变形－变质类型煤的单元堆 砌层数Ｎ 也呈现与Ｌｃ相同的演化特点． ３）与Ｌｃ相似，区域变质煤和异常热变煤的单 元延展度Ｌａ随反射率增高而构成连续演化序列， 具上凸抛物线特征，Ｌａ在Ｒｏ，ｍａｘ为６％左右达到最 大值．构造－热变煤的Ｌａ值演化具有随反射率增加 呈线性增加的特点，Ｂ８ 的Ｌａ甚至达到了８．８ｎｍ （图２ｃ）．表明叠加在温度之上的构造应力能极大 地提高煤的ＢＳＵ的延展度． ４）３种变形－变质类型煤ＢＳＵ参数比值Ｌａ／ Ｌｃ的演化趋势相似，为上凸的抛物线形（图２ｄ）， 但构造－热变煤的Ｌａ／Ｌｃ比值明显比其他两种煤 小，抛物线形态特征不明显，呈近似线性增加．这也 再次充分证明构造作用，尤其是构造剪切应力对煤 的ＢＳＵ的堆砌度的增高起着重要作用． 图２　不同变质类型煤的ＸＲＤ结构参数演化趋势 Ｆｉｇ．２ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃ　ｔｙｐｅ　ｃｏａｌｓ ２．３ 讨 论 １）高煤级煤基本结构单元各项参数都具有相 似的演化趋势，总体上呈上凸的抛物线状演化轨 迹，在Ｒｏ，ｍａｘ为６％附近达到最大值，表明温度是控 制煤化作用进程的主导因素． ２）与区域变质煤和异常热变煤相比，构造－热 ６７ 第１期 　　　　　　　　　　李小明等：不同变质类型煤的结构演化特征及其地质意义 变煤的ｄ００２，Ｌａ／Ｌｃ显著减小，Ｌｃ，Ｎ，和Ｌａ显著增 大，表明构造应力、尤其是叠加在高温环境之上的 剪切应力对ＢＳＵ结构参数及其演化途径有明显影 响． ３ 电子顺磁共振特征对比分析 ３．１ 实验条件 原始煤样处理与Ｘ射线衍射分析相同，使用 的仪器为美国Ｖａｒｉａｎ公司生产的Ｅ－１０９型顺磁共 振波谱仪．测试条件为：中心磁场３　３８５Ｇｓ；，扫宽 ２００ＧＳ，１　０００Ｇｓ；微波频率９．５８ＧＨｚ；时间常数 ２００ｍｓ；扫描时间４ｍｉｎ；调制幅度１．０００Ｇｓ；调制 频率１００ｋＨｚ；温度２９８ｋ；微波功率２ｍＷ，２０ ｍＷ． ３．２ 测试结果分析 以ＥＰＲ谱图为依据，根据相关公式［１，４］，计算 得到测试煤样的ＥＰＲ参数（表１），据此分析不同 变质类型煤的演化特征． １）自由基浓度 Ｎｇ 的演化规律较明显（图 ３ａ），且３类变形－变质煤区分显著．反射率在４％之 前，随Ｒｏ，ｍａｘ增大，Ｎｇ 缓慢增加，其原因与芳构化 作用有关，在Ｒｏ，ｍａｘ为４．０％左右达到极大值，然后 发生倒转并骤然降低，说明环缩合作用及拼叠作用 的发展必然导致自由基浓度 Ｎｇ 骤减．而构造－热 变煤的Ｎｇ较其他两类煤显著减小（表１，图４ａ）， 不但是这种机制转换的必然产物，而且也为这种机 制转换的存在提供了分子结构方面的有力佐证，暗 示了各向异性的构造应力的叠加促进和增强了环 缩合作用和拼叠作用，有使煤超前演化的趋势． ２）线宽Ｈ 的演化规律较明显（图３ｂ），且３类 变形－变质煤区分显著．Ｒｏ，ｍａｘ在２．５％～８．５％的 范围内，出现了平稳→急剧增大→急剧减小的演化 特点．镜质体最大反射率在４．５％以后 Ｈ 急剧增 大，并在６％时达到高峰．这可能是由于均裂发生 在晶格的“缺陷”位置，即杂环中Ｏ，Ｎ，Ｓ等原子的 附近，致使杂原子含量增高．在Ｒｏ，ｍａｘ为６％左右以 后，Ｈ 减小，尤其是构造－热变煤Ｈ 的显著减小（表 １，图４ｂ），应与芳环的缩合程度增高和构造应力促 使拼叠作用演化超前有关，从而造成了驰豫时间的 增大． 图３　不同变形－变质类型煤的ＥＰＲ参数演化趋势 Ｆｉｇ．３ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　Ｎｇ（ａ）ａｎｄ　Ｈ（ｂ）ｏｆ　ｃｏａｌ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ－ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ　ｔｙｐｅｓ 图４　不同变形－变质类型煤的自由基浓度和线宽平均值 Ｆｉｇ．４　 Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ　ｏｆ　Ｎｇ（ａ）ａｎｄ　Ｈ（ｂ）ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ－ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ　ｔｙｐｅｓ　ｃｏａｌ ３．３ 讨 论 １）高煤级煤ＥＰＲ参数演化特征表明，煤结构 的演化与镜质体反射率密切关系，ＥＰＲ参数随镜 质体最大反射率的增大而呈规律性演化的趋势，且 呈现阶段性、阶跃式． ２）高煤级煤的自由基浓度、线宽的演化具有 较好的一致性，均在最大反射率分别为４％，６％左 右发生突变和转折．其在最大反射率大于４％之 后，煤的化学结构的演化机制发生了根本性的转 变，即由芳构化作用向环缩合作用、再到拼叠作用 的转换． ３）构造－热变煤的Ｎｇ，ΔＨ 较其他两类煤显著 减小，说明在构造应力特别是强烈的挤压或剪切应 力作用下的高煤级煤化学结构的演化与地温梯度 作用造成的煤变质作用具有类似的机制，但构造应 力对ＢＳＵ稚理化发展、延展度的提高和定向性的 增强则具有叠加效应，具有重要的超前演化作用． ７７ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国矿业大学学报　　　　　　　　　　　　　　　第４１卷 ４ 傅立叶红外光谱分析 ４．１ 实验条件 原始煤样的处理同上，实验是在美国 Ｎｉｃｏｌｅｔ 产 Ｍａｇｎａ－ＩＲ　７５０傅立叶变换红外光谱仪上进行 的，采用反射分析法，最高分辨率０．１２５ｃｍ－１，测 量范围４　０００～６５０ｃｍ－１． ４．２ 测试结果分析 本次试验采用Ｒｕｂｂｅｒ　ｂａｎｄ方法进行光滑处 理，而且主要是对镜质组分进行测试，因此不同的 的试验是在相同的条件下进行的，具有可对比性． 根据本次试验所得光谱（图５ａ～５ｃ），主要特征归 纳如下： １）与芳烃有关的频带．谱图中出现的与芳烃 有关的频带主要为：３　０４０ｃｍ－１左右芳香Ｃ—Ｈ的 伸缩频带；１　６００ｃｍ－１频带主要归属为芳环与多环 芳烃的Ｃ＝Ｃ伸缩振动；芳烃Ｃ—Ｈ面外变形振动 的８８０ｃｍ－１，８１０ｃｍ－１，和７５０ｃｍ－１的吸收频带， 分别对应于２个相邻的、３个相邻的和４～５个相 邻的氢原子这３个频带［９］． 上述与芳烃有关的频带（３　０４０ｃｍ－１，１　６００ ｃｍ－１，８８０ｃｍ－１，８１０ｃｍ－１，和７５０ｃｍ－１）中，３　０４０ ｃｍ－１左右芳香Ｃ—Ｈ仅在区域变质煤中出现，７５０ ｃｍ－１峰在构造－热变煤及岩浆热变煤中也基本消 失．也就是说，即使是芳烃，其稳定性较差的芳香 ＣＨ基在受热力与构造力的作用下也会脱落． ２）与烷基有关的频带．谱图中出现与烷烃有 关的频带主要为：２　９２３ｃｍ－１左右峰位的脂肪族 —ＣＨ２—不对称伸缩振动；２　８６４ｃｍ－１左右峰位的 脂肪族—ＣＨ３ 对称伸缩振动；１　４５０ｃｍ－１左右峰位 烷链结构上的—ＣＨ２—，—ＣＨ３ 不对称变形振动； ７２０ ｃｍ－１ 左 右 峰 位 的 正 构 烷 烃 侧 链 上 —（ＣＨ２）ｎ—，ｎ＞４的骨架振动． 图５　不同变形－变质类型煤中镜质体显微傅立叶红外分析谱 Ｆｉｇ．５ Ｖｉｔｒｉｎｉｔｅ　ＦＴＩＲ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ－ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ　ｔｙｐｅｓ　ｃｏａｌ 　　上述与烷烃有关的频带（２　９２３ｃｍ－１，２　８６４ ｃｍ－１，１　４５０ｃｍ－１，７２０ｃｍ－１）只出现在区域变质 Ｂ３４Ｂ中，说明较弱的热力及构造应力均能使烷烃基 团降解．而同为区域变质煤且变质程度相近的Ｂ５５ 号煤中却未出现上述基团，具体考察，我们发现Ｂ５５ 受到了一定程度的应力影响． ３）Ｏ—Ｈ伸缩带．谱图中出现的与 Ｏ—Ｈ 伸 缩带有关的频带主要为：３　４００ｃｍ－１左右峰位的 酚、醇、羧酸、过氧化物、水中的（ＯＨ）基及 Ｎ—Ｈ 基的伸缩振动；９５０ｃｍ－１左右峰位的羧酸中（ＯＨ） ８７ 第１期 　　　　　　　　　　李小明等：不同变质类型煤的结构演化特征及其地质意义 基弯曲振动．上述频带同样只出现在区域变质煤的 样品中． ４）与Ｃ＝Ｏ 有关的频带．与复杂脂类未共轭 的Ｃ＝Ｏ伸缩振动有关的１　７４５ｃｍ－１频带，与酮、 酸及芳香脂中的 Ｃ＝Ｏ 伸缩振动有关的１　７００ ｃｍ－１频带及与醌和芳香酮有关的１　６８０ｃｍ－１频 带．由于上述频带的结合能较低，而研究区处在构 造－热活动较强的造山带北缘部位，故在煤样中均 未出现． ４．３ 讨 论 １）３类样品的谱图特征明显不同，尤以区域 变质煤与另两类区分显著，区域变质煤的吸收峰较 其它两类明显增多，而构造热变煤与岩浆热变煤则 仅存与芳烃有关的吸收峰为主． 脂肪结构（ＣＨ３，ＣＨ２）对构造应力，尤其是剪 切应力的变化非常敏感，在煤变质程度相同的条件 下，变形较强的构造煤的脂族结构较原生结构煤或 变形较弱的构造煤脱落较快；而稳定程度较高、活 化能较大的芳香结构（Ｃ＝Ｃ）对应力的反应正好与 脂族结构相反． ２）红外光谱特征证实，在强烈剪切应力的作 用下，煤的大分子结构择优排列，构造应力促使煤 中的氢发生化学环境转移，结果使稳定的芳香烃含 量增加，芳香度增加，而脂肪烃含量相对减少，从而 脂肪烃向芳香烃逐渐转化． 煤的芳香核增大，其中一个重要的原因是受到 定向剪切压力影响后，侧链的分解和碳网的缩合定 位所造成的，这一规律可以得到进一步验证［１，３，７］． ５ 高分辨率透射电镜对比研究 ５．１ 实验条件 原始煤样的处理与电子顺磁共振分析相同，用 乙醇悬浮液制备后使其沉淀在微栅网上用做电镜 观察．测试采用日本ＪＥＯＬ公司生产的ＪＥＭ－２０１０ （ＵＨＲＴＥＭ）高分辨率电子显微镜．ＬａＢ６ 灯丝照 明，放大倍数为１００　０００～４００　０００倍，加速电压为 ２００ｋＶ，相应波长为２．５１ｐｍ，相机镜头长度分别 为１００，１２０ｃｍ． ５．２ 测试结果分析 杨山煤系高煤级煤 （Ｒｏ，ｍａｘ多大于４．０％）的透 射电镜观测结果（见图６，７），纵观图６，７主要有以 下几点认识． 图６ 不同变形－变质类型煤的高分辨率透射电镜明场（ＢＦ）晶格图像 Ｆｉｇ．６ ＴＨＥＭ　ｂｒｉｇｈｔ－ｆｉｅｌｄ　ｉｍａｇｅｓ（ＢＦ）ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ　ｔｙｐｅｓ　ｃｏａｌ ９７ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国矿业大学学报　　　　　　　　　　　　　　　第４１卷 １）在高分辨率透射电镜明场（ＢＦ）晶格图像 中，不同变形－变质类型煤存在较为明显的差异：区 域变质煤的ＢＳＵ亮斑多呈分散、孤立状产出，很少 出现ＢＳＵ聚团现象，ＢＳＵ不具定向性（图６ａ，ｂ）； 岩浆热变煤ＢＳＵ斑团排列松散，但较区域变质煤 紧密，定向性不明显（图６ｃ，ｄ）；构造－热变煤的 ＢＳＵ斑团呈细长的蠕虫状，出现了明显的聚团现 象，排列较紧密，分子的局部定向性明显增强（图 ６ｅ，ｆ）． ２）不同变形－变质类型煤选区衍射花样 （ＳＡＤ）也存在明显的差别：区域变质煤ＳＡＤ的 ｄ００２衍射环一般亮度较小，ｄ１１衍射环隐约可见（图 ７ａ），岩浆热变煤的ｄ００２衍射环亮度较大，ｄ１１衍射环 清晰可见ｄ１０环隐约可见（图７ｂ）；构造－热变煤 ＳＡＤ的ｄ００２衍射环亮度大，各散射环多已解体（图 ７ｃ）；在具有似揉皱石墨的局部区域ＳＡＤ散射环则 由互不连接的斑点组成，散射变得细而窄，亮度也 明显加大（图７ｃ）． ３）从３类变形－变质煤中的任一系列的煤来 看，随着煤的构造破坏程度增大，其晶格图像ＢＳＵ 斑团增大，秩理性增强，其ＳＡＤ衍射环解体程度也 随着增大．Ｂ８ 号煤局部的衍射环甚至接近平直石 墨结构（图３ｃ）． 图７ 不同变形－变质类型煤的高分辨率透射电镜暗场选区衍射（ＳＡＤ）花样（相机长度１２０ｃｍ） Ｆｉｇ．７ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ａｒｅａ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＳＡＤ）ｐａｔｔｅｒｎｓ（ＴＨＥＭ　ｄａｒｋ－ｆｉｅｌｄ　ｉｍａｇｅ）ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ　ｔｙｐｅｓ　ｃｏａｌ ５．３ 讨 论 透射电镜研究证实，随着温度、压力的增大， ＢＳＵ逐渐增大．在压力，尤其是定向压力作用下， 分子的局部定向性增强，ＢＳＵ排列更趋紧密，秩理 化程度明显增强．这与显微镜下由于受力影响，煤 的非均质消光增强及Ｘ射线衍射、显微傅立叶红 外变 换、顺 磁 共 振 等 分 析 结 果 是 基 本 一 致 的［１－２，７－１０］． ６ 煤结构演化及其地质意义 迄今为止，前人已对煤结构演化过程作了大量 的卓有成效的研究工作［１－５］，而且也取得了较一致 的认识．温度、压力及其作用时间是决定煤化作用 进程的基本地质因素，其中温度对有机质演化所起 的主导作用得到普遍认同，而压力因素在煤化作用 和成烃过程中的意义则存在较大的争议［１－５，１１－１２］． 本文的测试成果表明，３类不同变质类型煤的 基本结构单元各项参数都具有相似的演化趋势，煤 结构的演化与镜质体反射率有着极密切的关系，表 征高煤级煤煤岩组分的变形－变质的参数Ｒｏ，ｍａｘ， ＸＲＤ，ＥＰＲ，Ｍｉｃｒｏ－ＦＴＩＲ，ＨＴＥＭ 等均具有随着镜 质体最大反射率的增大而呈规律性演化的趋势，但 这种趋势不是线性的，而是具有阶段性、阶跃式的， 表明温度是控制煤化作用进程的主导因素． ３类变质类型煤的Ｘ射线衍射谱图、电子顺次 共振谱图、显微傅立叶红外光谱特征及高分辨率透 射电镜晶格图像与选区衍射花样均存在显著差异， 尤以区域变质煤与另两类区分显著，测试及观测成 果均显示出叠加在岩浆热之上的构造应力能够促 进碳原子面网间距减小、基本结构单元ＢＳＵ的延 展度和堆砌度增大、促使ＢＳＵ向稚理化发展．煤的 芳香核增大，其中一个重要的原因是受到定向剪切 压力影响后，侧链的分解和碳网的缩合定位所造成 的，这一规律也得到了进一步验证．上述事实表明， 构造应力不仅影响物理煤化作用，而且在一定程度 上可以导致煤有机大分子化学结构和化学组成的 改变，与温度主导的热力降解和热力缩聚相对应， 构造应力对化学煤化作用的影响也具有相似的方 式，即应力降解作用和应力缩聚作用［１－２］． ７ 结 论 １）３类不同变形－变质类型煤具有显著的系统 差异：尤以区域变质煤与另两类区分显著，叠加在 高温之上的构造应力能够促进碳原子面网间距 ０８ 第１期 　　　　　　　　　　李小明等：不同变质类型煤的结构演化特征及其地质意义 （ｄ００２）减小、基本结构单元（ＢＳＵ）的延展度（Ｌａ）和 堆砌度（Ｌｃ）增大、促使ＢＳＵ 向稚理化发展；该实 验条件下，构造－热变煤的ｄ００２较另两类煤平均减 小了０．０１２ｎｍ左右，而Ｌａ和Ｌｃ平均值则分别为 另两类煤的近２倍和３倍左右． ２）构造应力不仅影响物理煤化作用，而且在 一定程度上可以导致煤有机大分子化学结构和化 学组成的改变，对煤结构的演化具有超前效应． ３）探讨了构造－热对高煤级煤煤化作用的影 响，并验证了构造应力影响煤化作用的两种基本方 式，即应力降解和应力缩聚． 参考文献： ［１］ 李小明．高煤级煤的变形－变质作用及其对地质环境 条件的响应［Ｄ］．北京：中国矿业大学（北京）资源与 安全工程学院，２００７． ［２］ ＣＡＯ　Ｄａｉ－ｙｏｎｇ，ＬＩ　Ｘｉａｏ－ｍｉｎｇ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｅｃｔｏｎｉｃ ｓｔｒｅｓｓ　ｏｎ　ｃｏａｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ：ｓｔｒｅｓｓ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ　ｓｔｒｅｓｓ　ｐｏｌｙｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　Ｓｅｒｉｅｓ　Ｄ：Ｅａｒｔｈ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，２００７，５０（１）：４３－５４． ［３］ 曹代勇，张守仁，任德贻．构造变形对煤化作用过程 的影响［Ｊ］．地质论评，２００２，４８（３）：３１３－３１７． ＣＡＯ　Ｄａｉ－ｙｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｓｈｏｕ－ｒｅｎ，ＲＥＮ　Ｄｅ－ｙｉ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｃｏａｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ［Ｊ］．Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ，２００２，４８（３）：３１３－３１７． ［４］ 李小明，曹代勇．不同变质类型煤的电子顺磁共振 特征对比分析［Ｊ］．现代地质，２００９，２３（３）：５３１－５３４． ＬＩ　Ｘｉａｏ－ｍｉｎｇ，ＣＡＯ　Ｄａｉ－ｙｏｎｇ．Ｃｏｎｔｒａｓｔ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ ＥＰＲ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ ｔｙｐｅｓ［Ｊ］．Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅ，２００９，２３（３）：５３１－５３４． ［５］ 陈家良，邵震杰，秦　勇．能源地质学［Ｍ］．徐州： 中国矿业大学出版社，２００４． ［６］ 曹代勇，占文峰，李小明．商城岩体侵位对杨山煤系 构造格局的影响［Ｊ］．中国矿业大学学报，２００７，３６ （３）：３２０－３２４． ＣＡＯ　Ｄａｉ－ｙｏｎｇ，ＺＨＡＮ　Ｗｅｎ－ｆｅｎｇ，ＬＩ　Ｘｉａｏ－ｍｉｎｇ． Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｉｎｔｒｕｓｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｈａｎｇｃｈｅｎｇ　ｇｒａｎｉｔｅ　ｂｏｄｙ　ｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｙａｎｇｓｈａｎ　ｃｏａｌ－ｂｅａｒｉｎｇ ｓｅｒｉｅｓ，ｔｈｅ　Ｂｅｉｈｕａｉｙａｎｇ　ａｒｅａ，Ｃｈｉｎａ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７，３６ （３）：３２０－３２４． ［７］ 李小明，曹代勇，张守仁，等．不同变质类型煤的 ＸＲＤ结构演化特征［Ｊ］．煤田地质与勘探，２００３，３１ （３）：５－７． ＬＩ　Ｘｉａｏ－ｍｉｎｇ，ＣＡＯ　Ｄａｉ－ｙｏｎｇ．ＺＨＡＮＧ　Ｓｈｏｕ－ｒｅｎ，ｅｔ ａｌ．Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＸＲＤ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ　ｔｙｐｅｓ［Ｊ］．Ｃｏａｌ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　＆ Ｅｅｐｌｏｒａｔｉｏｎ，２００３，３１（３）：５－７． ［８］ 姜　波，秦　勇．变形煤的结构演化机理及其地质意 义［Ｍ］．徐州：中国矿业大学出版社，１９９８． ［９］ 李小明，曹代勇，张守仁，等．构造煤与原生结构煤 的显微也傅立叶红外光谱特征对比研究［Ｊ］．中国煤 田地质，２００５，１７（３）：９－１１． ＬＩ　Ｘｉａｏ－ｍｉｎｇ，ＣＡＯ　Ｄａｉ－ｙｏｎｇ．ＺＨＡＮＧ　Ｓｈｏｕ－ｒｅｎ，ｅｔ ａｌ．Ｃｏｎｔｒａｓｔ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏ－ＦＴＩＲ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ　ｂｅ－ ｔｗｅｅｎ　ｄｅｆｏｒｍｅｄ　ａｎｄ　ｕｎｄｅｆｏｒｍｅｄ　ｃｏａｌｓ［Ｊ］．Ｃｏａｌ　Ｇｅｏｌ－ ｏｇｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，２００５，１７（３）：９－１１． ［１０］ ＬＩ　Ｘｉａｏ－ｍｉｎｇ，ＣＡＯ　Ｄａｉ－ｙｏｎｇ，ＬＩＵ　Ｄｅ－ｍｉｎｇ．Ｓｔｒｕｃ－ ｔｕｒｅ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ　ｂｙ ＨＴＥＭ［Ｊ］．Ｍｉｎｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０， ２０（６）：８３５－８３８． ［１１］ ＨＯＷＥＲ　Ｊ　Ｃ．Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｏｌｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｂｅｒ－ ｎｉｃｅ　ｃｏａｌ　ｆｉｌｅｄ（Ｓｕｌｌｉｖａｎ　ｃｏｕｎｔｙ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）ａｎ－ ｔｈｒａｃｉｔｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃｏａｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｔｈｏｒｉｅｓ ｉｎ　ｔｈｅ　ａｐｐａｌａｃｈｉａｎｓ［Ｊ］．Ｉｎｔ　Ｊ　ｏｆ　Ｃｏａｌ　Ｇｅｏｌ，１９９７， ３３：９５－１０２． ［１２］ ＣＡＯ　Ｙ　Ｘ，ＭＩＴＣＨＥＬＬ　Ｇ　Ｄ，ＤＡＶＩＳ　Ａ，ｅｔ　ａｌ．Ｄｅ－ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ　ｏｆ　ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ　ａｎｄ　ａｎｔｈｒａ－ ｃｉｔｅ　ｃｏａｌｓ　ｆｒｏｍ　Ｃｈｉｎａ［Ｊ］．Ｉｎｔ　Ｊ　ｏｆ　Ｃｏａｌ　Ｇｅｏｌ，２０００， ４３：２２７－２４２． （责任编辑 姚志昌） １８