貴州正安春雷煤礦煤的礦物學(xué)特征分析

楊林健

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一〇六地質(zhì)大隊(duì)，貴州 遵義 563000）

貴州省正安縣在貴州屬缺煤地區(qū)，因其煤層厚度薄，含硫高，有害元素豐度高的特點(diǎn)，煤層的開采一直具有爭(zhēng)議。大量學(xué)者對(duì)貴州的煤礦物學(xué)特征進(jìn)行研究，積累了大量的地質(zhì)資料，并取得大量的成果。但由于黔東北地區(qū)煤層薄，資源少，對(duì)這一地區(qū)的相關(guān)研究較少。本文通過對(duì)春雷煤礦進(jìn)行系統(tǒng)取樣分析，并進(jìn)行煤礦物學(xué)的研究。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)地理位置屬于貴州省東北部。大地構(gòu)造位于上揚(yáng)子地塊黔北隆起區(qū)鳳岡南北向隔槽式褶皺變形區(qū)。含煤地層形成于晚古生代二疊世晚期，歷經(jīng)的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)有印支期、燕山期和喜馬拉雅期。含煤地層為上二疊統(tǒng)吳家坪組，為一套淺海相沉積，巖性以碳酸鹽巖夾硅質(zhì)巖、碎屑巖，含煤2層，其中1層可采?？偟淖兓厔?shì)是，由西向東碎屑巖逐漸減少，碳酸鹽巖增多，含煤層數(shù)減少；厚度由南東到北西逐漸變薄。與上覆長(zhǎng)興組整合接觸，下伏茅口組呈假整合接觸。

2 煤化學(xué)特征

本次對(duì)所采樣品的工業(yè)分析和硫含量進(jìn)行詳細(xì)分析，其中CL4-03、CL4-05灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于50%，按夾矸處理，不參與煤質(zhì)評(píng)價(jià)。

水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.01%～1.86%，平均值1.29%，垂向上，靠頂、底板煤層水分含量較底。

灰分產(chǎn)率介于 17.50%～30.44%，平均值21.63%，為中灰煤，垂向上靠近煤層頂板、底板的煤樣中灰分產(chǎn)率明顯高于其他樣品。

揮發(fā)分產(chǎn)率范圍為18.87%～26.84%，平均值22.75%，為中等揮發(fā)分煤；垂向上，除夾矸外，靠近煤層頂?shù)装宓拿簶又袚]發(fā)分產(chǎn)率高于其他樣品。硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.79%～5.17%，平均值為3.06%，為高硫煤；垂向上，靠頂板及底板附近的煤樣硫含量較高。

3 煤的礦物學(xué)特征

3.1 煤中的礦物種類及含量

本次所采煤樣品的礦物含量檢測(cè)結(jié)果中，煤中礦物以高嶺石、方解石和黃鐵礦為主，含少量石膏，部分樣品中含有石英、鐵白云石和白鐵礦等礦物。見表1。

表1 春雷煤礦煤中礦物種類和含量（w/%）

3.2 礦物的分布特征

黏土礦物：高嶺石是煤中最主要的黏土礦物，占煤中總礦物的59%，最頂部煤分層高嶺石占比最小，這與頂部煤分層中較高的石英、方解石和黃鐵礦含量有關(guān)。

碳酸鹽礦物：研究區(qū)樣品中碳酸鹽礦物主要為方解石和鐵白云石，在頂部和底部煤分層中，方解石和鐵白云石含量高于其他煤分層。方解石一般形成于弱堿性環(huán)境下，泥炭沼澤環(huán)境因腐殖酸的存在而呈現(xiàn)酸性條件，故煤中方解石常為次生成因。

硫化物礦物：研究區(qū)樣品中主要的硫化物礦物為黃鐵礦，底部煤分層（CL4-6）含少量白鐵礦。

氧化物礦物：氧化物礦物為石英，主要出現(xiàn)于頂部和底部煤分層。

硫酸鹽礦物：硫酸鹽礦物為石膏，各樣品中普遍含有石膏。石膏通常形成于風(fēng)化帶，多為次生成因，一般認(rèn)為是煤中方解石與硫酸發(fā)生反應(yīng)而成，其中硫酸來自于黃鐵礦氧化而成[6]。

3.3 礦物的賦存狀態(tài)

高嶺石是研究區(qū)煤中的最主要礦物。通常有以下幾種賦存狀態(tài)：1） 充填細(xì)胞腔（圖1A）；2） 作為透鏡體分散于有機(jī)質(zhì)中（圖1B）；3） 作為高嶺石基質(zhì)存在（圖1C、D）。第一種賦存狀態(tài)指示了同生自生成因，后二種指示了碎屑成因。

方解石是煤中最為重要的碳酸鹽礦物，方解石主要以裂隙充填物的形式存在，指示了其起源于富Ca熱液流體的自生沉淀，這與前人對(duì)方解石成因的研究相一致[6]。

黃鐵礦主要以以下幾種方式存在：1） 自形晶體集合體；2） 分散狀自形晶體（圖1C）；3）裂隙充填物（圖1D）；4） 草莓狀。裂隙充填狀黃鐵礦可能形成于成巖晚期或變質(zhì)階段，為流體沉淀的產(chǎn)物；其他賦存形式的黃鐵礦可能主要形成于同生階段或成巖早期階段。分散狀自形黃鐵礦的形成可能通過FeS和多硫化合物的直接反應(yīng)生成，而草莓狀黃鐵礦的形成可能通過FeS→FeS0.9（鐵硫礦） → Fe3S4（膠黃鐵礦） →FeS2（草莓狀黃鐵礦）多個(gè)反應(yīng)階段。

石英主要以次圓狀顆粒分散于有機(jī)質(zhì)中或高嶺石基質(zhì)中（圖1D），指示了碎屑成因。

石膏主要以裂隙充填物的形式存在，在多數(shù)情況下與黃鐵礦共存，指示石膏可能起源于Ca與SO42-的反應(yīng)，而SO42-來源于黃鐵礦的氧化。

4 結(jié)語(yǔ)

圖1 礦物的賦存狀態(tài)（樣品CL4-6）

春雷煤礦煤中礦物主要以高嶺石為主；石英含量變化較大，主要富集于頂部或底部煤分層，而在夾矸中石英含量很低；方解石主要富集于頂部和底部煤分層；黃鐵礦在各分層中均有分布，自下而上具減小趨勢(shì)；石膏分布無明顯規(guī)律。

煤中礦物的主要常見賦存形式有細(xì)胞充填、裂隙充填和碎屑顆粒。碳酸鹽礦物、硫化物礦物和硫酸鹽礦物為自生成因；高嶺石主要為碎屑成因，其次為自生成因；石英主要為碎屑成因。