煤的顯微組分定義與分類(ICCP system 1994)解析III:腐植體

代世峰，劉晶晶，唐躍剛，姜堯發(fā)，任德貽，趙峰華，邵龍義，趙 蕾

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北京 100083; 2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 國(guó)際煤地質(zhì)學(xué)研究中心，江蘇 徐州 221116)

國(guó)際煤和有機(jī)巖石學(xué)委員會(huì)(ICCP)一直以來都在不斷地修正ICCP系統(tǒng)的顯微組分分類[1-3]。ICCP分別于1998年和2001年在Fuel雜志發(fā)布了新的鏡質(zhì)體分類方案[2]和惰質(zhì)體分類方案[3]。2005年，ICCP工作小組在InternationalJournalofCoalGeology發(fā)表了低階煤中腐植體顯微組分的分類方案[4]，連同2017年ICCP在InternationalJournalofCoalGeology發(fā)表的類脂體分類方案[5]，這些分類統(tǒng)一命名為“ICCP System 1994”。這是ICCP四個(gè)工作組聯(lián)合眾多國(guó)際學(xué)者在數(shù)次ICCP年會(huì)上共同對(duì)分類體系草案深度討論和修訂的工作成果。

本文解析了ICCP腐植體的分類，也是“ICCP System 1994”的一部分。該腐植體顯微組分的分類提議在ICCP會(huì)議上提出，并經(jīng)討論批準(zhǔn)通過。由于我國(guó)沒有低階煤中腐植體的顯微組分分類方案，因此“ICCP System 1994”中關(guān)于腐植體的顯微組分的定義和分類方案對(duì)我國(guó)學(xué)者更具有特殊的意義。

值得注意的是，腐植體及其亞組是針對(duì)褐煤(lignite)/軟褐煤(soft brown coal)而定義的(即腐植體油浸隨機(jī)反射率在0.2%～0.4%)，由于亞煙煤(sub-bituminous coal)是低階煤中煤階最高的煤，因此也可采用“鏡質(zhì)體”的分類術(shù)語(yǔ)。需要說明的是，根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11760:2018，低階煤(low-rank coal)包括褐煤和亞煙煤。低階煤和中階煤(煙煤bituminous coal)的鏡質(zhì)體反射率界限在0.5%Rr，亞煙煤的鏡質(zhì)體反射率為0.4%≤Rr<0.5%。因此，筆者對(duì)腐植體的解析中所說的褐煤，是指腐植體平均隨機(jī)反射率低于0.4%的低階煤(或稱之木質(zhì)褐煤lignite)。由于腐植體的分類方案適合于褐煤和亞煙煤，筆者不僅使用了中國(guó)煤中褐煤(0.2%Rr～0.4%Rr)照片，也較多使用了亞煙煤(0.4%≤Rr<0.5%)的組分照片，作為對(duì)“ICCP System 1994”腐植體分類原文中所描述顯微組分圖片的補(bǔ)充，對(duì)于褐煤顯微組分照片，讀者可以參考“ICCP System 1994”原文。

1 腐植體(Huminite)概述

1.1 腐植體的定義和分類

“腐植體”一詞最初由SZADACKY-KARDOSS[6]提出，用來描述褐煤(褐煤的術(shù)語(yǔ)原來用brown coal;現(xiàn)在ICCP用lignite)中一種具有結(jié)構(gòu)的組分。自1970年，該術(shù)語(yǔ)已經(jīng)被ICCP采納，作為褐煤的顯微組分組之一。“ICCP System 1994”對(duì)腐植體的定義是:腐植體呈中灰色，其反射率介于同一樣品中較暗的類脂體和較亮的惰質(zhì)體之間。

腐植體可劃分為3個(gè)顯微組分亞組(表1)和6個(gè)顯微組分(表2)，后者可以進(jìn)一步劃分為顯微亞組分、顯微組分種(表2)。顯微組分亞組的劃分主要依據(jù)顯微組分的結(jié)構(gòu)(植物組織的保存完好程度)，顯微組分的劃分主要依據(jù)植物組織的凝膠化程度(凝膠腐植體除外)，顯微組分種的劃分依據(jù)是反射率的差異，顯微組分種A的反射率通常低于顯微組分種B的反射率(表2)。

表1 腐植體分類Table 1 Huminite classification

1.2 腐植體的物理和化學(xué)性質(zhì)

腐植體的顏色和反射率均取決于煤級(jí)、凝膠化程度、植物來源及其化學(xué)成分[7-8]。通常呈暗灰至中灰色。腐植體油浸隨機(jī)反射率在0.2%～0.4%，腐植體分類方案的反射率上限采用1988年ECE分類中的0.6%[9]，該值為低階煤與中階煤的界限值，ECE分類方案中的低階煤中包括褐煤(lignite)和亞煙煤(sub-bituminous coal)，而最新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO117760:2018，把該界限定為0.5%。腐植體一般具有各向同性。若含有殘余的纖維素，則具有各向異性(雙反射率)，該特征在透射光下更容易被識(shí)別，可用來鑒別纖維素。

泥炭中腐植體的隨機(jī)反射率Rr可能相差0.10%～0.26%，主要取決于顯微組分亞組的類型[10](表2)。

表2 腐植體顯微組分組的次級(jí)劃分方案Table 2 Subdivision of the maceral group huminite

熒光的顏色和強(qiáng)度取決于煤階以及腐植體的降解、腐植化和瀝青化程度。熒光顏色為黃棕至紅棕色，木質(zhì)結(jié)構(gòu)體A和腐木質(zhì)體A的熒光最為強(qiáng)烈[8]。

腐植體拋光硬度較軟，和伴生的類脂體和惰質(zhì)體相比，腐植體無突起(團(tuán)塊腐植體除外)。

與類脂體和惰質(zhì)體相比，腐植體具有高氧、低碳的特征[11-12]。

腐植體的元素組成取決于煤級(jí)，在煤化過程中，碳含量逐漸增加，而氧含量逐漸降低。腐植體的C質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%～77%,H質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%～6%,O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%～28%。腐植體中主要的有機(jī)組分纖維素、木質(zhì)素和鞣酸在腐植化和泥炭化過程中逐漸發(fā)生變化，最終在中階褐煤階段消失。新形成的腐植酸逐漸被壓縮形成較大的分子，同時(shí)失去其酸性特征，形成堿性可溶的“腐植體”[8,13-15]。生物化學(xué)作用使原子比值H/C和O/C降低，甲氧基數(shù)量減少，而芳香度和羧基官能團(tuán)數(shù)量增加[16-18]。另外，對(duì)于脂肪含量低的腐植體，高苯酚的木質(zhì)素衍生物為腐植體的主要成分[12]。

核磁共振和氣象色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(帶裂解)數(shù)據(jù)表明，在富木質(zhì)的木材和腐植體的化學(xué)結(jié)構(gòu)中，以類鄰苯二酚環(huán)為主，而在鏡質(zhì)體中，以苯酚類結(jié)構(gòu)為主[19]。

1.3 腐植體的物質(zhì)來源和分布

腐植體來源于薄壁木質(zhì)組織以及根、莖、樹皮和富含纖維素、木質(zhì)素和鞣酸的葉片的胞腔充填物。因植物的分解過程、腐植化、凝膠化程度和煤階存在差異，細(xì)胞結(jié)構(gòu)被保存的完好程度、可見程度也不同[20-22]。腐植體中各組分主要根據(jù)不同來源和不同轉(zhuǎn)化途徑形成的物質(zhì)結(jié)構(gòu)來劃分。例如，腐植體中木質(zhì)結(jié)構(gòu)體A主要來源于松柏類植物或者形成于富氫的泥炭中[8,23]。腐植體是鏡質(zhì)體的前身。

煤中的腐植體由泥炭中的木質(zhì)纖維素在厭氧條件下保存形成，在泥炭、土壤(表土層)和沉積物中均可見。在腐殖黏土中，如果有機(jī)物和礦物質(zhì)被快速埋藏，腐植體也能被保存下來。在大部分古近紀(jì)和新近紀(jì)煤中，腐植體是主要顯微組分組，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以超過90%。在云南臨滄新近紀(jì)3個(gè)主采煤層中，腐植體質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為95.7%(S3煤)，92.3%(Z2煤)和94.2%(X1煤)[24]。

1.4 腐植體的應(yīng)用

煤的腐植化程度，特別是腐植體的凝膠化程度，對(duì)其利用加工影響較大，包括型煤、焦化、液化、氣化和燃燒等。

結(jié)構(gòu)腐植體中，顯微組分種B的反射率是一個(gè)能夠反映煤階的可靠參數(shù)。如果樣品中不存在顯微組分種(這種情況可能出現(xiàn)在煤以外的其他沉積物中)，則可用“密屑體”和“團(tuán)塊腐質(zhì)體”的反射率來替代[8]。

2 結(jié)構(gòu)腐植體(Telohuminite)的術(shù)語(yǔ)來源和定義

ICCP在1970年提出該術(shù)語(yǔ)，指具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的腐植體。在白色反射光下，其細(xì)胞結(jié)構(gòu)具有不同的保存程度?！癐CCP System 1994”對(duì)結(jié)構(gòu)腐植體的定義是:它是腐植體的一個(gè)亞組，主要包括植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)保存完整(可具有不同的保存程度)以及具有獨(dú)立細(xì)胞結(jié)構(gòu)、反射率介于較暗的類脂體和較亮的惰質(zhì)體之間的顯微組分。

結(jié)構(gòu)腐植體包括木質(zhì)結(jié)構(gòu)體和腐木質(zhì)體，2者可通過凝膠化程度加以區(qū)分。木質(zhì)結(jié)構(gòu)體具有獨(dú)立的細(xì)胞壁，而腐木質(zhì)體細(xì)胞壁雖然清晰可見，但已被壓縮和凝膠化(圖1，2)。

化學(xué)浸蝕后能夠顯示出細(xì)胞結(jié)構(gòu)的腐植體稱為結(jié)構(gòu)凝膠體(telogelinite)。

結(jié)構(gòu)腐植體中的顯微組分主要來自于草本和木本植物的根、莖、樹皮、葉等的富纖維素、木質(zhì)素的薄壁組織和木質(zhì)部組織。若煤中有豐富的結(jié)構(gòu)腐植體，則表明在森林泥炭地和森林高位沼澤中的低pH環(huán)境下細(xì)胞組織被高度保存[15]。古近紀(jì)和新近紀(jì)褐煤中的大部分結(jié)構(gòu)腐植體來源于松柏類等裸子植物，而被子植物的木質(zhì)部和草本植物的非木質(zhì)組織的結(jié)構(gòu)均發(fā)生了一定程度的分解[15]。結(jié)構(gòu)腐植體是中階和高階煤中結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體的前身。

3 木質(zhì)結(jié)構(gòu)體(Textinite)

3.1 木質(zhì)結(jié)構(gòu)體的術(shù)語(yǔ)來源和分類

ICCP在1963年提出木質(zhì)結(jié)構(gòu)體術(shù)語(yǔ)，指褐煤(軟褐煤)中腐植體的細(xì)胞壁物質(zhì)。SONTAG 等[25]也使用該術(shù)語(yǔ)指示相同的意義。ICCP在1970年對(duì)該術(shù)語(yǔ)進(jìn)行了限定，即木質(zhì)結(jié)構(gòu)體僅指未凝膠化的細(xì)胞壁物質(zhì)?！癐CCP System 1994”對(duì)木質(zhì)結(jié)構(gòu)體的定義是:它是腐植體顯微組分組中結(jié)構(gòu)腐植體亞組的一顯微組分，主要包括未凝膠化的離散的但是具有保存完整的細(xì)胞壁，或植物組織中的細(xì)胞壁(圖1，2)。

木質(zhì)結(jié)構(gòu)體的細(xì)胞的尺寸和形態(tài)雖可能存在差異，但其與原始的細(xì)胞結(jié)構(gòu)非常相似。胞腔通常為開放狀態(tài)或者充填其他顯微組分或礦物，充填物一般為樹脂體(圖2(b))、團(tuán)塊腐植體、多孔凝膠體、微粒體、黏土礦物和碳酸鹽礦物。木質(zhì)結(jié)構(gòu)體的植物組織細(xì)胞壁可能發(fā)生變形或被破壞。只要組織可被識(shí)別，未凝膠化的細(xì)胞壁稱為木質(zhì)結(jié)構(gòu)體。單個(gè)的細(xì)胞一般比較完整。若細(xì)胞的單個(gè)裂縫的寬度未超過細(xì)胞壁的厚度，也屬于單個(gè)細(xì)胞。在木質(zhì)結(jié)構(gòu)體中可見初生的細(xì)胞壁內(nèi)部結(jié)構(gòu)(如紋層，胞間隙)。

圖2 低階煤中的木質(zhì)結(jié)構(gòu)體和腐木質(zhì)體Fig.2 Textinite and ulminite in low-rank coals from China

木質(zhì)結(jié)構(gòu)體有2種類型:木質(zhì)結(jié)構(gòu)體A和木質(zhì)結(jié)構(gòu)體B，前者的反射率低于后者。

未發(fā)生凝膠化的腐植質(zhì)細(xì)胞壁殘骸，如果其形態(tài)和木質(zhì)結(jié)構(gòu)體不相匹配，則應(yīng)該劃歸為細(xì)屑體。即使不考慮反射率，菌類體的細(xì)胞壁物質(zhì)也不能稱為木質(zhì)結(jié)構(gòu)體。根部組織內(nèi)部的低反射率的似蠟層和皮層也不能稱為木質(zhì)結(jié)構(gòu)體。

3.2 木質(zhì)結(jié)構(gòu)體的物理和化學(xué)性質(zhì)

木質(zhì)結(jié)構(gòu)體A呈暗灰色，常略帶褐色，內(nèi)反射色呈橙色至紅褐色。木質(zhì)結(jié)構(gòu)體B呈灰色，無內(nèi)反射。木質(zhì)結(jié)構(gòu)體A反射率較低，接近其伴生的類脂體的反射率。木質(zhì)結(jié)構(gòu)體B的反射率取決于煤階，其隨機(jī)反射率在0.2%～0.4%。在反射光下，木質(zhì)結(jié)構(gòu)體具有各向同性。在透射光下，由于纖維素殘余物的存在，可導(dǎo)致木質(zhì)結(jié)構(gòu)體A具有顯著的各向異性。

木質(zhì)結(jié)構(gòu)體的熒光一般呈臟黃色至棕色。木質(zhì)結(jié)構(gòu)體A的熒光性比木質(zhì)結(jié)構(gòu)體B強(qiáng)，有時(shí)甚至接近類脂體，但2者的熒光強(qiáng)度均低于伴生的類脂體。

木質(zhì)結(jié)構(gòu)體拋光硬度較低，在拋光的煤塊樣品中，木質(zhì)結(jié)構(gòu)體不顯任何突起。

木質(zhì)結(jié)構(gòu)體包括腐植質(zhì)、殘余的纖維素和木質(zhì)素。在化學(xué)組成方面，木質(zhì)結(jié)構(gòu)體A和木質(zhì)結(jié)構(gòu)體B存在很大的差異。木質(zhì)結(jié)構(gòu)體B通常僅含有腐植質(zhì)和殘存的木質(zhì)素，而木質(zhì)結(jié)構(gòu)體A含大量的纖維素、樹脂、蠟質(zhì)和鞣質(zhì)。SüSS[26]研究了不同腐植階段的木糖(即“木乃伊化的木質(zhì)”)，并且認(rèn)為，在微觀上，含木糖的纖維素對(duì)應(yīng)木質(zhì)結(jié)構(gòu)體，其中腐植質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%～20%(干燥無灰基)、纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%～45%(干燥無灰基)、焦油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22%～26%(無水基)、灰分產(chǎn)率為0.2%～0.5%。

3.3 木質(zhì)結(jié)構(gòu)體的物質(zhì)來源和分布

木質(zhì)結(jié)構(gòu)體來源于草本或喬木植物的根、莖、樹皮的薄皮組織和木質(zhì)組織，少量來源于由纖維素和木質(zhì)素組成的葉片。大部分木質(zhì)結(jié)構(gòu)體A來源于裸子植物(杉科、柏科)的木材或特殊的根(如Marcoduriainopinata)。木質(zhì)結(jié)構(gòu)體B來源于被子植物的木質(zhì)組織和草本植物。木質(zhì)結(jié)構(gòu)體是中階煤中鏡質(zhì)結(jié)構(gòu)體的前身。

木質(zhì)結(jié)構(gòu)體的含量在很大程度上取決于凝膠化程度和煤階。在所有褐煤中都或多或少含有木質(zhì)結(jié)構(gòu)體，含量存在較大差異。若煤中含有大量木質(zhì)結(jié)構(gòu)體，表明在森林泥炭地或森林高位沼澤的相對(duì)干燥、可能pH較低的偏酸性條件下植物細(xì)胞組織得以高度保存[15]。細(xì)胞組織的化學(xué)成分能夠影響其保存程度。充填樹脂、鞣質(zhì)等的木質(zhì)結(jié)構(gòu)體A比木質(zhì)結(jié)構(gòu)體B的化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定。因此，在古近紀(jì)和新近紀(jì)煤中木質(zhì)結(jié)構(gòu)體A比木質(zhì)結(jié)構(gòu)體B更為常見。

3.4 木質(zhì)結(jié)構(gòu)體的應(yīng)用

當(dāng)木質(zhì)結(jié)構(gòu)體含量較高時(shí)，褐煤的工藝特性將會(huì)受到影響。根據(jù)SüSS[26]，JACOB[27-28]，SONTAG 和SüSS[29-30]，其主要特性如下:

(1)洗選。由于木質(zhì)結(jié)構(gòu)體具有彈性，因此較難破碎。由木質(zhì)結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的未凝膠化的木質(zhì)組織被破碎后形成纖維狀碎片，造成篩分困難。因此，木質(zhì)結(jié)構(gòu)體主要集中在較粗的顆粒中。

(2)型煤。對(duì)于水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%～70%的低階褐煤，豐富的木質(zhì)結(jié)構(gòu)體可增強(qiáng)煤的成型性。通常，由富木質(zhì)結(jié)構(gòu)體的低階煤壓制成型的煤產(chǎn)品強(qiáng)度較大。

(3)焦化。由于木質(zhì)結(jié)構(gòu)體具有高含量的纖維素和(或)樹脂，因此通過焦化可能產(chǎn)生高含量的焦油(15%～20%)和氣。焦炭的產(chǎn)率取決于煤階[31]。

(4)提取。木質(zhì)結(jié)構(gòu)體的瀝青產(chǎn)率低。

(5)液化。木質(zhì)結(jié)構(gòu)體的反應(yīng)性低于凝膠化的腐植體顯微組分[32]。

(6)燃燒。富含木質(zhì)結(jié)構(gòu)體的低階褐煤因較難被破碎，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生一系列問題。如較長(zhǎng)的纖維顆粒含量較高時(shí)，可能會(huì)堵塞噴嘴，這些較長(zhǎng)的纖維顆粒也會(huì)燃燒不完全[33]。

(7)風(fēng)化。木質(zhì)結(jié)構(gòu)體抗氧化能力相對(duì)較強(qiáng)。經(jīng)過氧化作用形成的腐植化合物，其凝膠體含量會(huì)降低或纖維素流失。

(8)地層學(xué)研究。由于木質(zhì)結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)可用來鑒定某些植物類型，因此木質(zhì)結(jié)構(gòu)體可用來進(jìn)行地層對(duì)比。如，在中歐，典型的棕櫚韌皮纖維出現(xiàn)于中新世晚期之后。

4 腐木質(zhì)體(Ulminite)

4.1 腐木質(zhì)體的術(shù)語(yǔ)起源和分類

腐木質(zhì)體最初由STOPES(1935)[34]提出，用以描述煤中“完全凝膠化的植物組織”。1970年，ICCP引入該術(shù)語(yǔ)，用以表明發(fā)生不同程度凝膠化作用的植物組織，但依然可以觀察到這些組織的細(xì)胞結(jié)構(gòu)?！癐CCP System 1994”對(duì)腐木質(zhì)體的定義是:為腐植體中結(jié)構(gòu)腐植體亞組的顯微組分，指不同凝膠化程度的組織中的細(xì)胞壁(圖1,2)。

腐木質(zhì)體中細(xì)胞壁的大小和形態(tài)可能存在差異。受均質(zhì)化作用，細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)已經(jīng)消失，胞腔閉合。凝膠化作用使細(xì)胞壁發(fā)生顯著的膨脹，導(dǎo)致在同一植物組織中，腐木質(zhì)體細(xì)胞壁的厚度大于木質(zhì)結(jié)構(gòu)體細(xì)胞壁的厚度，并且在腐木質(zhì)體中，細(xì)胞壁被壓縮，從而可能使細(xì)胞產(chǎn)生收縮裂縫。

根據(jù)反射率的不同，可將腐木質(zhì)體分為腐木質(zhì)體A和B，前者的反射率低，而后者的反射率較高(詳見下文)。

在光學(xué)顯微鏡下，腐木質(zhì)體B與中階煤中的鏡質(zhì)結(jié)構(gòu)體形態(tài)相似。注意區(qū)分上文提到的收縮裂縫與風(fēng)化成因的裂縫。

4.2 腐木質(zhì)體的物理和化學(xué)性質(zhì)

腐木質(zhì)體A呈暗灰色，腐木質(zhì)體B呈灰色，少量帶有褐色色調(diào)。腐木質(zhì)體A可能會(huì)有微弱的橙色內(nèi)反射。腐木質(zhì)體B的熒光性取決于煤階，其隨機(jī)反射率在0.2%～0.4%，在同一煤樣中，腐木質(zhì)體A的反射率較低。

腐木質(zhì)體A的熒光性為臟黃色、褐色至深褐色。腐木質(zhì)體A的熒光強(qiáng)度高于腐木質(zhì)體B。隨著凝膠化程度和煤階的增加，腐木質(zhì)體熒光強(qiáng)度降低。

腐木質(zhì)體的拋光硬度較弱，與其他顯微組分相比，不顯突起。

腐木質(zhì)體包含腐植酸、腐植酸鹽、以及少量木質(zhì)素和纖維素[26]。TAYLOR 等[8]研究表明，凝膠化的細(xì)胞壁不含纖維素。因此，腐木質(zhì)體A的反射率較低必然與細(xì)胞壁內(nèi)充填的樹脂或蠟質(zhì)有關(guān)。另外，腐木質(zhì)體中可含有纖維素的分解產(chǎn)物。元素的組成與煤級(jí)有關(guān)。

4.3 腐木質(zhì)體的物質(zhì)來源和分布

腐木質(zhì)體來源于草本和喬木植物的根、莖、樹皮的薄壁組織和木質(zhì)部，以及富纖維素和木質(zhì)素的葉片。煤中含有大量腐木質(zhì)體表明，在森林泥炭地和潮濕的森林高位沼澤中，環(huán)境潮濕、pH較低，細(xì)胞組織保存程度較好[15]。TAYLOR 等[8]研究表明，在水浸環(huán)境中，某些離子(如Na,Ca)的輸入會(huì)加速生物的化學(xué)凝膠化作用。木質(zhì)部中細(xì)胞壁內(nèi)充填的樹脂、蠟和鞣酸等，能夠抵抗化學(xué)分解和結(jié)構(gòu)的破壞作用。因此，在古近紀(jì)和新近紀(jì)褐煤中，來源于裸子植物的腐木質(zhì)體A比由被子植物形成的腐木質(zhì)體B更為豐富。當(dāng)然，煤中腐木質(zhì)體A和腐木質(zhì)體B之間的含量關(guān)系并不能確切反映泥炭沼澤中的原始植被類型。腐木質(zhì)體是中、高階煤中膠質(zhì)結(jié)構(gòu)體的前身。

腐木質(zhì)體主要形成于潮濕環(huán)境下泥炭、土壤以及湖相沉積物中，同時(shí)也受煤階影響。因此，豐富的腐木質(zhì)體既能反映古環(huán)境條件，也能反映后期的煤化作用。潮濕森林泥炭地形成的褐煤比干燥環(huán)境中腐化作用強(qiáng)烈條件下形成的褐煤更富含腐木質(zhì)體。隨著煤階的升高，木質(zhì)結(jié)構(gòu)體含量降低，而腐植體含量增加。

4.4 腐木質(zhì)體的應(yīng)用

腐木質(zhì)體的工藝特性取決于凝膠化的程度[28-30,35]。由于凝膠化作用能夠增強(qiáng)腐植體的硬度，干燥的條件能促進(jìn)裂縫的形成，因此，與木質(zhì)結(jié)構(gòu)體相比，腐木質(zhì)體更容易被破碎。一般情況下，腐木質(zhì)體富集于較細(xì)的顆粒中。在不使用黏合劑壓制型煤時(shí)，高含量的腐植體會(huì)降低煤顆粒之間的黏結(jié)性。因此，壓制的型煤硬度較低。與木質(zhì)結(jié)構(gòu)體相比，腐木質(zhì)體產(chǎn)生的焦油和油氣含量低，而焦炭含量較高。腐木質(zhì)體發(fā)生氫化反應(yīng)的溫度也比木質(zhì)結(jié)構(gòu)體的低[36]。腐木質(zhì)體B的反射率是進(jìn)行煤階劃分的一個(gè)可靠參數(shù)，與其他能夠反映煤階的參數(shù)，如發(fā)熱量或含碳量匹配較好。

5 碎屑腐植體(Detrohuminite)

5.1 碎屑腐植體的術(shù)語(yǔ)來源和分類

碎屑腐植體由ICCP于1970年引入，為腐植體顯微組分組的一個(gè)亞組。“ICCP System 1994”對(duì)碎屑腐植體的定義是:碎屑腐植體為腐植體的一個(gè)亞組，主要包括反射率介于共伴生的類脂體和惰質(zhì)體之間的細(xì)小的腐植碎片(<10 μm)，這些碎片可能會(huì)被無定形的腐植物質(zhì)膠結(jié)。

煤中碎屑腐植體包括松散堆積的細(xì)胞碎片或其他腐植植物碎屑。根據(jù)凝膠化程度，碎屑腐植體包含2個(gè)顯微組分，未凝膠化的細(xì)屑體和凝膠化的密屑體。通過透射電子顯微鏡可區(qū)分這2個(gè)顯微組分在結(jié)構(gòu)上的更多差異細(xì)節(jié)[37-39]。在沉積物中，所有不能歸為其他腐植體顯微組分的腐植碎屑，即使有時(shí)候其粒徑大于10 μm，也被稱為碎屑腐植體。

5.2 碎屑腐植體的物理和化學(xué)性質(zhì)

碎屑腐植體的物理性質(zhì)見細(xì)屑體和密屑體。碎屑腐植體的化學(xué)成分在一定程度上與其凝膠化程度無關(guān)[40]。煤化作用早期階段的碎屑腐植體，來源于混有脂類的去甲基化脫水的木質(zhì)素單體，這些脂類如高等植物和微生物來源的聚亞甲基長(zhǎng)鏈酸、酯類、三萜[37]。

碎屑腐植體具有紅外吸收光譜特征，這是由于其具有脂類、芳香烴、羥基和羧基官能團(tuán)的原因。密屑體可能含有與原始植物中相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)(如苯基丙烷)[40]。相比于被子植物，碎屑腐植體中降解的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代裸子植物更為接近，這一點(diǎn)從可以從鄰甲氧苯基的存在得到證實(shí)[37]。

5.3 碎屑腐植體的物質(zhì)來源、分布和應(yīng)用

碎屑腐植體亞組中的顯微組分主要由草本和喬木植物莖、葉的薄壁組織和木質(zhì)組織，經(jīng)強(qiáng)烈的分解形成。草本植物和被子植物的木材比(裸子植物)中木質(zhì)化的細(xì)胞壁更容易被分解[8,14-15]，同時(shí)，松柏類植物也會(huì)形成一定數(shù)量的碎屑腐植體[41]。碎屑腐植體是中、高階煤中碎屑鏡質(zhì)體的前身。

碎屑腐植體是古近紀(jì)和新近煤的主要成分，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常大于50%[41]。在泛白的淺色褐煤中，碎屑腐植體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于90%。

富含碎屑腐植體的煤適用于多種煤炭利用和加工過程，如型煤、煉焦、低溫干餾制備油和和氣，其工藝性能取決于凝膠化程度[36,42]。

6 細(xì)屑體(Attrinite)

6.1 細(xì)屑體的術(shù)語(yǔ)起源和定義

在1963年蘇聯(lián)煤巖學(xué)會(huì)上，BABINKOVA和MOUSSIAL[43]提出該術(shù)語(yǔ)。最初，細(xì)屑體主要用來描述褐煤中凝膠化的顆粒。自1970年，ICCP使用該術(shù)語(yǔ)作為腐植體中的顯微組分，主要為細(xì)小的、構(gòu)成(褐)煤中未凝膠化基質(zhì)的腐植顆粒。

“ICCP System 1994”對(duì)細(xì)屑體的定義是:它是腐植體中碎屑腐植體亞組的顯微組分，是由不同形態(tài)的小于<10 μm腐植組顆粒和海綿狀至多孔狀、未凝膠化的無定形腐植物質(zhì)組成的混合物(圖1(d),1(e),3(a),3(c))。

圖3 亞煙煤中的碎屑腐植體(dh)Fig.3 Detrohuminite (dh) in sub-bituminous coals from China

細(xì)屑體中的各碎屑成分雖緊密混雜，但相對(duì)分布松散，因此可以區(qū)分出不同的碎屑物。無定形的凝絮狀腐植膠質(zhì)體起黏結(jié)作用。但是由于細(xì)屑體中的碎屑成分顆粒細(xì)小，很難將碎屑物和無定形物質(zhì)區(qū)分。在顯微鏡反射光下，細(xì)屑體的海綿狀結(jié)構(gòu)是造成它比腐植體的其他顯微組分顏色偏暗的原因。

長(zhǎng)的細(xì)胞壁碎片長(zhǎng)軸方向可能會(huì)大于10 μm，但如果其短軸方向小于10 μm，也將其歸入細(xì)屑體。

6.2 細(xì)屑體的物理和化學(xué)性質(zhì)

細(xì)屑體呈暗灰色，這取決于孔密度。由于細(xì)屑體的單個(gè)顆粒較小，難以覆蓋整個(gè)測(cè)試區(qū)域，因此其真實(shí)的反射率難以測(cè)得。細(xì)屑體的熒光性與其成分有關(guān)，呈淺棕色。若細(xì)屑體來源于裸子植物組織的殘余物，熒光性會(huì)增強(qiáng)。細(xì)屑體的拋光硬度較軟，不顯任何突起。細(xì)屑體由腐植質(zhì)以及纖維素和木質(zhì)素的殘存物組成。其化學(xué)性質(zhì)的差異受植物來源的影響。

6.3 細(xì)屑體的物質(zhì)來源和分布

細(xì)屑體中的碎屑物是以纖維素及部分木質(zhì)素為主要組成的草本和喬木植物的莖、葉的薄壁組織和木質(zhì)組織，經(jīng)強(qiáng)烈的分解作用形成。細(xì)屑體形成于有氧環(huán)境中。細(xì)屑體中的無定形、多孔部分主要由絮凝腐植質(zhì)膠體組成。

在煤化作用過程中，細(xì)屑體經(jīng)凝膠化作用形成密屑體，經(jīng)鏡煤化作用形成膠質(zhì)碎屑體。雖然如此，在一定的沉積條件下，密屑體與細(xì)屑體在同一煤層中也可能共存。

細(xì)屑體是軟褐煤的主要成分(中階褐煤)，其含量可高達(dá)90%，而在硬褐煤(高階褐煤)中含量較低。高含量的細(xì)屑體表明泥沼表層相對(duì)干燥的條件，植物的腐植化部分在有氧條件下發(fā)生分解[41]。細(xì)屑體也可能出現(xiàn)在混雜有植物殘?bào)w的水下沉積物中。

6.4 細(xì)屑體的應(yīng)用

富含細(xì)屑體的褐煤適用于所有的煤炭利用加工[27,29-30,42,44-45]。細(xì)屑體較易研磨，其粒徑主要集中在2.0～6.3 mm內(nèi)。如果煤中不富集類脂體，富含細(xì)屑體的煤更容易被壓制成型。細(xì)屑體經(jīng)低溫焦化產(chǎn)生的焦油和焦炭較少。高溫焦化能產(chǎn)生堅(jiān)硬、致密、無裂隙的高質(zhì)量焦炭。這些焦炭主要以較粗的顆粒形式出現(xiàn)。細(xì)屑體的瀝青提取率低。在燃燒過程中，細(xì)屑體在較低溫度下可燃。細(xì)屑體較易被氧化。

7 密屑體(Densinite)

7.1 密屑體的術(shù)語(yǔ)來源和定義

ICCP在1970引入該術(shù)語(yǔ)，用于指腐植體中被無定形的腐植物質(zhì)黏結(jié)的細(xì)小凝膠化顆粒?！癐CCP System 1994”對(duì)密屑體的定義是:它為腐植體(碎屑腐植體亞組)中的顯微組分，主要為被無定形的致密腐植物質(zhì)黏結(jié)的細(xì)小不同形態(tài)腐植質(zhì)顆粒(<10 μm)。因此，在拋光的煤顆粒上，密屑體表面均一、極少有雜色斑點(diǎn)(圖1(f),3(b))。

密屑體為凝膠化的相對(duì)均勻的腐植基質(zhì)，膠結(jié)著煤中其他成分。其致密表面的面積應(yīng)大于15 μm2。

因分散的腐植顆粒與無定形的腐植膠結(jié)物磨拋硬度不同，密屑體的表面可能會(huì)呈不規(guī)則狀。

7.2 密屑體的物理和化學(xué)性質(zhì)

密屑體呈灰色，其反射率取決于煤化程度，隨機(jī)反射率介于0.2%～0.4%。如果不存在腐木質(zhì)體B，可通過密屑體的反射率進(jìn)行煤階測(cè)定。密屑體無熒光性或熒光下呈較弱的暗褐色。密屑體的磨拋硬度較軟，在拋光面上無明顯突起。密屑體由腐植質(zhì)組成，也可能含有纖維素殘存物。

7.3 密屑體的物質(zhì)來源和分布

密屑體的形成有2種過程:① 由纖維素和木質(zhì)素構(gòu)成的莖、葉的薄皮組織和木質(zhì)組織發(fā)生強(qiáng)烈的腐化，隨后在泥炭階段潮濕條件下經(jīng)生物化學(xué)凝膠化作用形成;② 隨著煤化作用的進(jìn)行，原來的細(xì)屑體發(fā)生地球化學(xué)凝膠化作用而形成。

古近紀(jì)和新近紀(jì)由潮濕環(huán)境下堆積的泥炭形成的低階褐煤，通常含有較高含量的密屑體。而在煤階相對(duì)較高的褐煤中，密屑體為其主要成分，呈基質(zhì)狀膠結(jié)其他顯微組分(如類脂體)。

7.4 密屑體的應(yīng)用

密屑體易被研磨，其主要富集于細(xì)粒和中等粒度(<4 mm)的煤粒中[29-30]。密屑體較脆，與其他煤顆粒不黏結(jié)，因此煤的成型性較差。密屑體無焦化特性[29-30]。密屑體中的瀝青抽提較差，但是與氧氣反應(yīng)相對(duì)容易[32]。密屑體可提高煤的轉(zhuǎn)化性能，甚至可變?yōu)樗苄晕镔|(zhì)。

8 凝膠腐植體(Gelohuminite)

8.1 凝膠腐植體的術(shù)語(yǔ)來源和定義

該術(shù)語(yǔ)由ICCP引入，用于指無定形腐植質(zhì)形成的顯微組分亞組。“ICCP System 1994”對(duì)凝膠腐植體的定義是:為腐植體顯微組分組中的顯微組分亞組，是灰色、無結(jié)構(gòu)、均一的、具有腐植體反射率的物質(zhì)。凝膠腐植體包括團(tuán)塊腐植體和凝膠體。前者是相互分離的均質(zhì)團(tuán)塊個(gè)體或原地形成的鞣質(zhì)體胞腔充填物;后者為次生、均一的充填物，常充填在之前就存在的空隙中。

8.2 凝膠腐植體的物理和化學(xué)性質(zhì)、物質(zhì)來源、分布和應(yīng)用

凝膠腐植體的物理和化學(xué)性質(zhì)、分布和應(yīng)用見“團(tuán)塊腐植體”和“凝膠體”。凝膠腐植體有多種成因，可來源于強(qiáng)烈凝膠化的植物組織和腐植碎屑，并且在反射光下，已無法辨認(rèn)其結(jié)構(gòu);也可來源于沉淀的腐植凝膠，或者植物原生的鞣質(zhì)體胞腔充填物(主要在裸子植物中)。

9 團(tuán)塊腐植體(Corpohuminite)

9.1 團(tuán)塊腐植體的術(shù)語(yǔ)來源和分類

1970年，該術(shù)語(yǔ)由ICCP引入，用于指腐植體的一顯微組分，由無結(jié)構(gòu)的腐植胞腔充填物組成。“ICCP System 1994”對(duì)團(tuán)塊腐植體的定義是:它是腐植體顯微組分組中凝膠腐植體亞組中的顯微組分，它或者呈均質(zhì)的、離散狀的腐植胞腔原位充填物，與木質(zhì)結(jié)構(gòu)體或腐木質(zhì)體伴生;或者呈離散狀獨(dú)立存在于細(xì)屑體、密屑體或黏土中(圖4,5)。

圖4 褐煤中的團(tuán)塊腐植體和凝膠體Fig.4 Corpohuminite and gelinite in the Neogene lignite

團(tuán)塊腐植體的形態(tài)取決于所充填的胞腔的形狀和切片的方向，多呈球形、橢圓形或長(zhǎng)條狀(圖4,5)。團(tuán)塊腐植體的大小也受細(xì)胞的原始大小的影響[46-48]。在古近紀(jì)和新近紀(jì)煤中，球形的團(tuán)塊腐植體粒徑為10～40 μm，長(zhǎng)條狀的團(tuán)塊腐植體尺度為20～170 μm。大多數(shù)團(tuán)塊腐植體是緊密均質(zhì)的，但也有的團(tuán)塊腐植體有孔隙存在。

團(tuán)塊腐植體中有2個(gè)顯微亞組分，即鞣質(zhì)體(Phlobaphenite)和假鞣質(zhì)體(Pseudo-Phlobaphenite)。可通過下列特征區(qū)分:鞣質(zhì)體為原生細(xì)胞分泌物的煤化作用產(chǎn)物，假鞣質(zhì)體來源于腐植凝膠物質(zhì)形成的次生胞腔充填物。只有它們賦存在木質(zhì)結(jié)構(gòu)體或腐木質(zhì)體中，這2者才可被辨別。如果充填物未與閉合的細(xì)胞壁接觸(孤立地位于胞腔內(nèi))，則為鞣質(zhì)體(圖6);如果胞腔內(nèi)完全被無定形的腐植質(zhì)充填，并且細(xì)胞壁和充填物間的界限模糊，則為假鞣質(zhì)體。

圖6 褐煤中的鞣質(zhì)體(ph)和假鞣質(zhì)體(p-ph)，云南金所新近紀(jì)褐煤(Rr=0.31%)Fig.6 Phlobaphinite (ph) and pseudophlobaphinite (p-ph) in Miocene lignites from Jinsuo,Yunnan Province,China (Rr=0.31%)

次生的腐植胞腔充填物也可歸類為凝膠體。在植物組織中，來源未知，也不能分辨出原始位置的單個(gè)腐植團(tuán)塊，一般情況下歸于團(tuán)塊腐植體。

9.2 團(tuán)塊腐植體的物理和化學(xué)性質(zhì)

團(tuán)塊腐植體的顏色呈灰色至淺灰色。在用團(tuán)塊腐植體的反射率測(cè)定煤階時(shí)需要特別注意的是，在同一煤樣中，源于紫杉科或松柏科植物的木質(zhì)結(jié)構(gòu)體A或腐木質(zhì)體A中的團(tuán)塊腐植體的反射率，可能會(huì)低于腐木質(zhì)體B或密屑體中的團(tuán)塊腐植體反射率。除此之外，團(tuán)塊腐植體的反射率略高于腐木質(zhì)體B或密屑體中的團(tuán)塊腐植體。不同來源的團(tuán)塊腐植體之間、團(tuán)塊腐植體與其他顯微組分之間的反射率存在差異，該差異隨煤階的增加而減小。團(tuán)塊腐植體如圖4～6所示。

團(tuán)塊腐植體無熒光。團(tuán)塊腐植體的磨拋硬度不一，取決于團(tuán)塊腐植體的來源。一般情況下，在磨拋的煤顆粒上不顯突起。若團(tuán)塊腐植體分布于細(xì)屑體或密屑體基質(zhì)中，或在沉積巖中，則顯示正突起。維氏硬度為60～80 kg/mm2。

來源于原生細(xì)胞的分泌物和鞣酸的團(tuán)塊腐植體，主要由不同成分的芳香化合物組成(如，5倍子酸、鞣酸、鞣花酸)，具有酚醛的性質(zhì)[8]。從鞣酸轉(zhuǎn)化為鞣質(zhì)體(如非水溶性的氧化或壓縮產(chǎn)物，鄰苯二酚、鞣酐)，分子量會(huì)增加。團(tuán)塊腐植體在極性、非極性溶劑和熱的氫氧化物中不可溶。團(tuán)塊腐植體的化學(xué)性質(zhì)和和結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。

由腐植凝膠沉淀形成的團(tuán)塊腐植體(假鞣質(zhì)體)含有胡敏素。

9.3 團(tuán)塊腐植體的物質(zhì)來源和分布

鞣質(zhì)體來源于富鞣酸的細(xì)胞分泌物，通常沉淀于表皮細(xì)胞、薄皮組織或髓射線細(xì)胞中，特別是木栓組織中。鞣質(zhì)體在杉科植物中較常見。在含樹脂道的松柏類植物中，較為少見[48-49]。假鞣質(zhì)體是由膠質(zhì)腐植溶液形成的。

團(tuán)塊腐植體在褐煤和泥炭中常見，但其含量不高。需要注意的是，它在植物的樹皮和皮層組織中，常以胞腔充填物形式存在，且含量豐富[49]。在由針葉樹形成的煤中的木質(zhì)結(jié)構(gòu)體或腐木質(zhì)體中含量也較高(>10%)。與碎屑腐植體相伴生，團(tuán)塊腐植體常呈孤立團(tuán)塊狀，在部分煤分層中含量豐富，表明其抗腐化能力強(qiáng)。

9.4 團(tuán)塊腐植體的應(yīng)用

隨著團(tuán)塊腐植體的含量增加，型煤的強(qiáng)度降低;但在此方面的系統(tǒng)性研究較少。在低溫碳化過程中，當(dāng)溫度達(dá)到550 ℃時(shí)，除了出現(xiàn)收縮裂縫，無其他變化;鞣質(zhì)體可產(chǎn)生鄰苯二酚和酸油。團(tuán)塊腐植體無瀝青提取物。

當(dāng)植物組織被破壞而團(tuán)塊腐植體被保留時(shí)，可通過團(tuán)塊腐植體辨別出原始的植物組織。當(dāng)杉科植物的細(xì)胞組織被完全破壞后，會(huì)形成較純的鞣質(zhì)體堆積物。而松科植物的細(xì)胞組織被徹底破壞后，則可形成鞣質(zhì)體與樹脂體混合共生的堆積物。

10 凝膠體(Gelinite)

10.1 凝膠體的術(shù)語(yǔ)來源和定義

該術(shù)語(yǔ)由Szádecky-Kardoss[50]引入，用于指沉淀的腐植凝膠，隨后被ICCP采用，指腐植體中由無定形的腐植凝膠形成的顯微組分。

“ICCP System 1994”對(duì)凝膠體的定義是:它是腐植體顯微組分組中凝膠腐植體亞組的一顯微組分，在反射光下，均勻、無結(jié)構(gòu)或呈多孔狀的物質(zhì)，與腐植體反射率相同。

凝膠體可分為2個(gè)顯微亞組分，即均勻凝膠體(Levigelinite)和多孔凝膠體(Porigelinite)。均勻凝膠體不顯任何結(jié)構(gòu)，呈致密均勻狀。在干燥條件下，可見收縮裂縫?；瘜W(xué)浸蝕后，可分辨出3種隱顯微組分:結(jié)構(gòu)凝膠體(Telogelinite)可見細(xì)胞結(jié)構(gòu)，碎屑凝膠體(Detrogelinite)具有細(xì)屑體形態(tài)，均質(zhì)凝膠體(Eugelinite)無結(jié)構(gòu)。均質(zhì)凝膠體充填植物胞腔，有裂隙和其他空洞。多孔凝膠體呈海綿狀、多孔狀或微粒狀(圖4(c),圖7)。與均質(zhì)凝膠體相似，多孔凝膠體在很多地區(qū)的褐煤中均有出現(xiàn)。

圖7 煤中的凝膠腐植體(新疆伊犁盆地侏羅紀(jì)低階煤[20])Fig.7 Gelohuminite in low-rank Jurassic coals from the Yili Basin,Xinjiang,China[20]

多孔凝膠體也可能出現(xiàn)于細(xì)屑體中，與碎屑腐植物質(zhì)混合。因?yàn)檫@種充分的混合，使多孔凝膠體成為細(xì)屑體的一部分。粒徑小于10 μm的凝膠體可歸為細(xì)屑體。

10.2 凝膠體的物理和化學(xué)性質(zhì)

凝膠體呈中至淺灰色。多孔凝膠體內(nèi)部呈離散狀的橙色內(nèi)反射[51]。均勻凝膠體的反射率取決于煤階，其隨機(jī)反射率在0.25%～0.40%。在同一煤中，多孔凝膠體的反射率通常略高于腐木質(zhì)體B或細(xì)屑體的反射率。如果用于煤階的測(cè)定，則必須說明測(cè)得的是凝膠體的反射率。由于孔隙的存在，同一煤層中多孔凝膠體可能比均勻凝膠體顏色略深。

凝膠體無熒光性。凝膠體外觀均勻，拋光后無突起。維氏硬度為20.12～22.70 kg/mm2。其化學(xué)組成受煤階、沉積相和區(qū)域條件影響。

凝膠體由腐植酸和腐植酸鹽構(gòu)成(特別是Ca和Na鹽)。

10.3 凝膠體的物質(zhì)來源和分布

凝膠體可形成于同生和后生階段。在泥炭堆積階段的潮濕環(huán)境下，無定形腐植體從胞腔內(nèi)分泌出，并充填于原始的細(xì)胞腔，形成同生的均勻凝膠體和多孔凝膠體。均勻凝膠體和多孔凝膠體多是膠質(zhì)腐植溶液的沉淀產(chǎn)物，并充填于次生的胞腔中。致密的均勻凝膠體或海綿狀的多孔凝膠體的形成，可能與膠體溶液中腐植物質(zhì)的濃度有關(guān)。

結(jié)構(gòu)凝膠體和碎屑凝膠體為同生或后生成因。結(jié)構(gòu)凝膠體和碎屑凝膠體是泥炭中植物組織或腐植質(zhì)殘?bào)w經(jīng)強(qiáng)烈凝膠化的結(jié)果，并且在泥炭中，結(jié)構(gòu)凝膠體、碎屑凝膠體可能與均勻凝膠體共存。結(jié)構(gòu)凝膠體和碎屑凝膠體也可能在的煤化作用過程中，經(jīng)凝膠化作用形成。

均勻凝膠體和多孔凝膠體是中、高階煤中凝膠體的前身。結(jié)構(gòu)凝膠體和碎屑凝膠體分別是膠質(zhì)結(jié)構(gòu)體和膠質(zhì)碎屑體的前身。

在低階煤中，凝膠體較常見，但含量不高。而結(jié)構(gòu)凝膠體和碎屑凝膠體較罕見，且在中階褐煤到高階褐煤的演變過程中，2者的含量逐漸增加。在泥炭和褐煤中，均勻凝膠體和多孔凝膠體可充填收縮裂縫、裂隙和孔隙或者充填胞腔，在被充填之前，這些裂縫和孔隙被植物組織(如根部組織)充填[8]，當(dāng)這些植物組織分解，裂縫和孔隙再次被凝膠體充填。均勻凝膠體也可能出現(xiàn)于煤系沉積巖中的裂縫中[52]。凝膠體的含量通常取決于沉積相條件。在湖泊-蘆葦沼澤環(huán)境[53]以及潮濕草地沉積的泥炭[54](穎花區(qū)泥炭相)中凝膠體較豐富。如果泥炭堆積區(qū)水中的鈣離子濃度高(如周邊為石灰?guī)r)，也會(huì)形成高含量的凝膠體。另外，若古泥炭堆積地周邊為鹽巖沉積，盆地內(nèi)水中的鈉含量則增加，也會(huì)造成凝膠體的富集[8]。

在褐煤的露天礦，工作面因出露地表較干燥，含腐植質(zhì)的溶液由煤層內(nèi)部遷移至表面，并沉積下來，形成黑亮的覆蓋層。在顯微鏡下可見這些覆蓋層內(nèi)含較純的腐植凝膠和均質(zhì)凝膠體。

10.4 凝膠體的應(yīng)用

凝膠體較易磨碎，主要富集于細(xì)顆粒煤中(粒徑0～2 mm)。凝膠體的型煤性非常差。凝膠體顆粒的表面光滑，在無黏合劑壓煤時(shí)，會(huì)降低顆粒的黏結(jié)性。再加上內(nèi)部和外部易產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致煤塊的強(qiáng)度降低[28]。在煉焦過程中，凝膠體會(huì)強(qiáng)烈收縮，大幅降低焦炭的強(qiáng)度[28]。凝膠體的發(fā)熱量通常低于整個(gè)煤層的均值。在風(fēng)化過程中，凝膠體會(huì)被迅速分解為細(xì)小的碎屑。

11 結(jié) 語(yǔ)

“ICCP system 1994”將腐植體顯微組分組分為3個(gè)亞組，分別是結(jié)構(gòu)腐植體亞組、碎屑腐植體亞組、凝膠腐植體亞組;每個(gè)顯微組分亞組又分為2個(gè)顯微組分，顯微組分可以進(jìn)一步分為顯微亞組分以至顯微組分種。即構(gòu)腐植體亞組有木質(zhì)結(jié)構(gòu)體和腐木質(zhì)體，碎屑腐植體亞組有細(xì)屑體和密屑體，凝膠腐植體亞組有團(tuán)塊腐植體和凝膠體。團(tuán)塊腐植體分為鞣質(zhì)體和假鞣質(zhì)體2個(gè)顯微亞組分，凝膠體分為均勻凝膠體和多孔凝膠體2個(gè)顯微亞組分。

由于我國(guó)對(duì)褐煤顯微組分的分類沒有相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，因此建議中國(guó)學(xué)者對(duì)褐煤進(jìn)行煤巖學(xué)研究時(shí)，采用“ICCP system 1994”中腐植體顯微組分的分類方案。

致 謝感謝Elsevier對(duì)發(fā)表于InternationalJournalofCoalGeology(2001，62,85-106)中對(duì)腐植體顯微組分描述和解析的授權(quán)使用。