[科普中国]-煤热液变质作用

煤热液变质作用指侵入岩浆在冷却过程中分异出的热液、热气高温流体沿断层、裂隙上涌到地壳浅部，进入煤系和煤层，引起高温异常热场，使煤发生的变质作用。由于热液受岩石透水性和裂隙畅通性的控制，造成其温度的分布不均，从而导致不同煤分层的煤级可能违反希尔特规律，煤层中会形成气孔和非均质体。

释义煤热液变质作用指侵入岩浆在冷却过程中分异出的热液、热气高温流体沿断层、裂隙上涌到地壳浅部，进入煤系和煤层，引起高温异常热场，使煤发生的变质作用。由于热液受岩石透水性和裂隙畅通性的控制，造成其温度的分布不均，从而导致不同煤分层的煤级可能违反希尔特规律，煤层中会形成气孔和非均质体。热液溶有多种矿物质，常含有岩浆分异出的挥发性元素如氟、氯、硫等和水溶性盐类；热液可形成伟晶岩脉、石英脉、金属矿脉，并与围岩进行元素交换形成围岩蚀变。内蒙古伊敏煤田赋存晚侏罗世—早白垩世褐煤，而其中的五牧场矿区却发育了烟煤，这是由于白垩纪末岩浆的侵入和强烈的热液活动导致区域岩浆热变质和热液变质作用造成的1。

其它煤变质作用煤的深成变质作用煤的深成变质作用是指在正常低温状态下，煤的变质程度随煤层沉降幅度的加大、地温增高和受热时间的持续而增高。德国学者希尔特1873年在研究鲁尔等煤田时，发现随地层深度增加煤的挥发分产率有规律地减少。这一现象称之谓希尔特定律。希尔特定律奠定了煤的深成变质作用类型的基础。多数煤田遵循这一规律，然而也有煤田出现反常，较浅煤层变质程度比深煤层高，或同一煤层在很短距离内变质程度差异较大。这些反常可能是煤级形成的多因素影响、多阶段叠加、多种作用复合的结果。深成变质煤的演化程度总与一定的构造沉降、地热作用及有效受热时间的配置相对应，是一种具有普遍意义的煤变质现象。地温分布的不均一性及其随时间的地温场变化在一定程度上制约煤深成变质作用的发展2。

煤的区域岩浆热变质作用煤的区域岩浆热变质作用是指聚煤凹陷内有岩浆活动，岩浆及所携带气液体的能量可使地温场增高。形成地热异常带，从而引起煤的变质作用。根据岩浆性质、侵入规模、侵入深度和沉积盖层的封闭程度分为3个亚型：浅成、中深成、和深成岩浆热变质作用。区域岩浆热变质作用常可达到很高的变质程度，煤级分带一般为环带状，越靠近岩体，煤的变质程度就越高，受区域岩浆热变质作用影响的煤，变质梯度高且涉及的地域广且叠加效果显著。高变质煤带的围岩往往发生蚀变，围岩中热液石英脉和方解石脉是区域岩浆热变质作用的重要标志。。

煤的接触变质作用煤的接触变质作用是指岩浆直接接触或侵入煤层，由其所带来的高温、气体、液体和压力，促使煤发生变质作用。根据岩体规模及侵入方式，将煤的接触变质作用分为3个亚型：脉岩岩浆接触变质作用、小型浅成岩浆接触变质作用和大型深成岩浆接触变质作用。接触变质作用使煤层、煤的显微组分、煤级、化学及工艺性质、显微结构和化学结构等均受热发生变化。许多资料说明火成岩只在与煤层接触部位或不大的范围内有明显影响，较小的岩体其影响范围很少超过50m。由于岩体规模小，热量少，散热快，此类型较常见但影响所及的范围有限。岩体的种类、大小、产状等，都直接影响着接触变质带的范围，应作为岩浆热变质的一种特殊类型来看待2。

讨论煤的变质因素以上谈的煤的变质类型，其实质是把引起煤变质的因素归为温度、压力和时间。但这都只是使煤变质的外部条件。必须考虑煤层本身甚至围岩在煤变质过程中所起的作用。

1、成煤原始物质成分与环境的不同，在相同的温度和压力作用下煤的变质程度显然会有差别。因为成煤时古地理环境不同，引起成煤植物群落的差异，不同的植物群落形成的煤其煤岩组分和化学成分会有不同。介质不同的氧化还原条件，对最终参加成煤物质的成分也起着很大作用。煤岩组分中稳定组分含量高的煤，其变质程度相对偏低。煤变质程度较高的地区，稳定组分很少或见不到。这可能是与稳定组分的结构有关，因为稳定组分这类物质结构上缩合芳香部较少而侧链较长，在煤的变质过程中侧链的稳定性小容易逸散。侧链的逸散消耗了使煤变质的能量。其它煤岩组分，如镜质组含量对煤质的影响已有不少报道。

2、同沉积构造对煤变质的影响，在成煤过程中，同沉积构造控制了成煤期的古地理环境，古地理环境的不同可导致植物群落发育的差异，有机物的氧化、保存以及混入矿物杂质的多少和围岩成分等的差异。煤的变质带、煤系的等厚线，含煤性分区线、煤的变质带方向与煤系等厚线及含煤性分区界线方向的联系，可以知道煤的变质与同沉积构造控制下的古地理环境有密切关系或是受到后期改造。

镜质组反射率在测定低煤化阶段时辅以壳质组的荧光性是目前测试煤级最有效的参数.不过由于双反射的影响，在测试高变质煤时仍不够理想。新的煤级参数，如以牙形刺的色变指数、抱粉的透明度和颜色变化、伊利石的结晶度、共生矿物的形成温度以及碳优势指数等在煤化过程中的变化表示煤级，都可作为煤级参数。另外，煤中矿物形成温度和粘土矿物随温度增高产生的变化可用于确定成煤温度，进而估算出煤化程度3。

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郭亮 - 副教授 - 中国海洋大学