晉東南地區(qū)太原組15號(hào)煤地開石礦物特征及成因

1、<p>　　晉東南地區(qū)太原組15號(hào)煤地開石礦物特征及成因</p><p>　　[摘 要]運(yùn)用X射線衍射定性和定量分析手段，對(duì)晉東南地區(qū)15號(hào)煤夾矸中的礦物進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，研究區(qū)夾矸中粘土礦物主要由地開石、高嶺石和銨伊利石組成，含有少量伊利石和綠泥石。地開石主要分布在中部夾矸中，屬于2M1型，含量在34～87%，在2θ=34～39°衍射峰主要為兩組雙峰，基面衍射峰半高寬較大，結(jié)晶度較低。研

2、究區(qū)地開石形成于無(wú)煙煤階段，形成溫度在140℃左右。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]晉東南；夾矸；地開石 </p><p>　　中圖分類號(hào)：P619.231；P618.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）02-0000-01 </p><p>　　1 研究區(qū)地質(zhì)概況 </p><p>　　晉東南地區(qū)含煤地層為石炭系上

3、統(tǒng)的太原組，厚度72.01～126.14m，平均98.80 m，主要由砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、煤層及石灰?guī)r組成。本組為一套海陸交互相沉積，旋?明顯。含煤層煤線5～13層，15號(hào)煤層是本組主要可采煤層之一。本文以晉城地區(qū)石炭系太原組中的15號(hào)煤層的夾矸中礦物為研究對(duì)象，對(duì)鳳凰山礦、王臺(tái)鋪礦和古書院礦進(jìn)行采樣。15號(hào)煤層以貧煤-無(wú)煙煤為主，厚度2.2～2.7m，含1～3層5～30cm厚的夾矸。 </p><p>

4、;<b>　　2 采樣及測(cè)試 </b></p><p>　　樣品采自煤礦回采工作面或掘進(jìn)工作面中15號(hào)煤的新鮮夾矸。采樣采用刻槽法，即沿垂直煤層厚度方向刻槽采樣，收集從中鑿下的全部礦石或碎塊作為樣品，采集約2kg，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)將其磨至約200目，供X射線衍射分析。 </p><p>　　采用日本Rigaku公司生產(chǎn)的D/max 2500PC粉末XRD衍射儀（Cu靶，Kα射

5、線，步長(zhǎng)0.02°，功率40KV，150mA，連續(xù)掃描），對(duì)樣品夾矸及煤中的礦物進(jìn)行定性分析和定量測(cè)試。 </p><p><b>　　3 測(cè)試結(jié)果 </b></p><p>　　3.1 樣品全巖礦物組成 </p><p>　　晉城地區(qū)15號(hào)煤粘土巖夾矸全巖礦物組成特點(diǎn)如下：樣品主要由粘土礦物和石英組成。粘土礦物含量在60.8～96.

6、7%，石英含量低于35%，部分地區(qū)樣品缺失，其他少量礦物為長(zhǎng)石、黃鐵礦和銳鈦礦，含量均低于10%。 </p><p>　　3.2 樣品粘土礦物組成 </p><p>　　晉城地區(qū)15號(hào)煤粘土巖夾矸粘土礦物組成具有如下特點(diǎn)：樣品粘土礦物主要由銨伊利石、高嶺石和地開石組成，銨伊利石含量在7～66%，僅WTP-15-g2缺失，高嶺石含量在65～93%，地開石含量在34～87%，二者不共生，其他少

7、量礦物為伊利石和綠泥石，含量均低于10%， WTP-15-g2一定量葉臘石，可能與成巖作用過程中的熱液作用有關(guān)。地開石僅生成于研究區(qū)15號(hào)煤中部夾矸，可能與聚煤期中期的局部海侵作用有關(guān)。 </p><p>　　3.3 地開石X射線衍射特征 </p><p>　　晉城地區(qū)15號(hào)煤粘土巖夾矸X射線衍射圖譜具有如下特點(diǎn)：（1）地開石基面衍射峰均清晰可見，d（002）=0.7152～0.7156n

8、m，d（004）=0.3573～0.3578nm，但半高寬較大，F(xiàn)WHM（002）=0.309～0.416，F(xiàn)WHM（004）=0.319～0.434，表明地開石的平均晶層厚度較小，結(jié)晶度較低；（2）2θ=19～22°間的非基面衍射峰分裂不明顯也表明研究區(qū)地開石結(jié)晶度不高；（3）與高嶺石不同，地開石在2θ=34～39°間的衍射峰主要為兩組雙峰，分別為（200）和（131）以及（006）和（-133），而高嶺石則為兩組

9、山字型的峰。（4）晉城地區(qū)15號(hào)煤夾矸地開石的衍射特征表明其屬于2M1型。 </p><p><b>　　4 地開石成因 </b></p><p>　　Beaufort在研究砂巖儲(chǔ)層中的地開石后指出[1]，在成巖作用過程中高嶺石逐漸向地開石轉(zhuǎn)化。趙星媛在研究塔里木盆地高嶺石亞族后認(rèn)為，富含Si4+和Al3+的流體在壓力突然降低的情況下直接晶析出地開石，晶析溫度在150

10、℃。Ehrenbery等對(duì)北海油田挪威陸棚中的地開石研究后指出[5]，高嶺石向地開石的轉(zhuǎn)化溫度在120℃。Janot Hoffman等和張善德認(rèn)為煤系地開石的形成溫度在110～160℃，且與煤熱演化程度有關(guān)[2，3]。陳蕓菁認(rèn)為高嶺石向地開石轉(zhuǎn)化過程中存在地開石/高嶺石間層礦物，形成溫度在110～140℃。黃思靜等指出，不同結(jié)晶度的地開石形成溫度不同，結(jié)晶越好，形成溫度越高。晉東南地區(qū)地開石主要由高嶺石在成巖作用過程中轉(zhuǎn)化而來(lái)， 其基面

11、衍射峰半高寬較大，非基面衍射峰分裂不明顯，表明結(jié)晶度較低。15號(hào)煤以無(wú)煙煤為主，對(duì)比鏡質(zhì)組反射率，15號(hào)煤中部夾矸中的地開石形成溫度在140℃左右。 </p><p><b>　　5 結(jié)論 </b></p><p>　?。?）晉東南地區(qū)15號(hào)煤夾矸中含有一定量的2M1型地開石，含量在34～87%。 </p><p>　?。?）研究區(qū)地開石基面衍

12、射峰半高寬較大以及和非基面衍射峰分裂不明顯均表明其結(jié)晶度不高。 </p><p>　　（3）與高嶺石的兩組山字型峰不同，地開石在2θ=34～39°衍射峰主要為兩組雙峰。 </p><p>　　（4）研究區(qū)地開石由高嶺石轉(zhuǎn)化而來(lái)，形成于無(wú)煙煤階段，形成溫度在140℃左右。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p&g

13、t;<p>　　[1] Beaufort， D. Kaolinite to dickite reaction in sandstone reservoirs.Clay Minerals，1998，33（2），297-316. </p><p>　　[2] Zhang Shande. The Diseover yand a Study of Dickite from the Fengying Mini

14、ngArea， Jiaozuo Coal Basin. Rock and Mineral Analysis，1985，1（4），30-38.in Chinese. </p><p>　　[3] Janot Hoffman and John Hower. （） Society of Economic Paleontologists and Mineralogists Special Publication.1979