Question

煤岩显微组分

Answer 1

沉积有机质的生烃能力主要取决于其有机质类型，而煤岩显微组分组成特征是反映煤层有机质类型的可靠标志之一。从煤岩学角度，可从显微组分组、镜惰比例、壳质组组成、光学各向异性组分等几个层次由浅入深地展开分析。

第一，不同显微组分组所反映的有机质类型不同，其生烃能力必然有所差别。实测结果显示，本区晚古生代煤以镜质组为主，惰质组次之，壳质组含量最低（表2-1），即有机质在总体上属于Ⅲ型（图2-1），有利于煤层气的生成。镜质组中以基质镜质体为主，含均质镜质体（图版Ia,Ib）；惰质组中以丝质体为主，常见粗粒体（图版Ic,Id,Ie）；壳质组中含有一定数量的变孢子体（图版Ib），缺乏碎屑壳质体（图2-2），总体上反映出一种较强覆水条件的成煤环境，具有较好的生气物质基础。

图2-1　山西南部主煤层显微组分组分布三角图解

a—上主煤层；b—下主煤层

表2-1　山西南部石炭一二叠系主煤层显微岩石组分测定表

续表

注：（1）—结构镜质体；（2）—均质镜质体；（3）—基质镜质体；（4）—团块镜质体；（5）—胶质镜质体；（6）—碎屑镜质体；（7）—镜质组小计；（8）—丝质体；（9）—粗粒体；（10）—菌类体；（11）—碎屑惰质体；（12）—惰质组小计；（13）—孢子体；（14）—角质体；（15）—树脂体；（16）—树皮体；（17）—沥青质体；（18）—粒状体；（19）—纤状体；（20）—球状体；（21）—碎屑壳质体；（22）—壳质组小计；（23）—粘土矿物；（24）一硫化物；（25）—碳酸盐；（26）—硅质矿物；（27）—其它；（28）—矿物质小计。

图2-2　山西南部主煤层显微组分平均含量分布直方图

A—结构镜质体；B—基质镜质体；C—其它无结构镜质体；D—粗粒体；E—丝质体；F—碎屑惰质体；G—有形壳质体；H—变次生体；I—矿物质

图2-3　山西南部主煤层中新生显微组分含量与镜质组最大反射率关系散点图

第二，Ⅲ型有机质主要由镜质组和惰质组构成，但两者的相对比例不同，将会导致生气能力大相径庭。以镜质组为主的煤层有机质具有较强的生气潜力，往往被称为Ⅲ₁型有机质；以惰质组为主的有机质多被称为Ⅲ₂型，由于其中不具化学热活性的“死碳”的比例较大，致使其生气潜力极低。本区晚古生代煤的镜惰比变化于1.44～12.33之间，平均为6.89，即惰质组含量远低于镜质组，可进一步被认为属于Ⅲ₁型有机质，生气能力较高。

第三，随煤化程度增高，显微组分的种类和光学结构也发生了相应的变化，某些原生组分种类消失，形成了某些对有机质的生烃作用以及煤化古地热场条件具有一定指示意义的新生显微组分，称为变次生体，包括变充填体（图版If,Ig）、变类焦体（图版Ih）等（秦勇，1994）。本研究区煤级变化较大，从气、肥煤到无烟煤均有分布（后述），煤中变次生体的数量虽然较少，但分布广泛，随煤级增高其含量具有增大的趋势（表2-1，图2-3），表明煤的生烃作用在研究区内曾广泛发生，且煤级越高，生烃作用越强。壳质组的含量随煤级的增高先降低后增加，呈“V”字形变化趋势（图2-3），这种变化趋势与变次生体的含量呈正相关性，表明变次生体的含量主要取决于壳质组原生显微组分。

图2-4　山西南部各生产矿区主煤层显微组分组平均含量分布直方图

分析表明，研究区内各生产矿区主采煤层的显微组分组成有所不同（图2-4）。由北西向南东方向，镜质组含量在总体上有增高的趋势，惰质组含量呈现降低的趋势，壳质组含量变化不显著。这一分布趋势表明，总体生气能力具有由北西向南东增强的趋势。