煤的顯微組分定義與分類(ICCP system 1994)解析IV:類脂體

代世峰，趙 蕾，唐躍剛，任德貽，魏 強，姜堯發(fā)，劉晶晶，趙峰華

(1.中國礦業(yè)大學(北京) 地球科學與測繪工程學院，北京 100083; 2.中國礦業(yè)大學 國際煤地質學研究中心，江蘇 徐州 221116)

2015年11月，在德國波茨坦召開的國際煤和有機巖石學委員會(ICCP)年會上，ICCP通過了類脂體分類方案。2016年9月，在美國休斯頓召開的ICCP年會上，ICCP同意將該分類方案發(fā)表。2017年，國際煤地質學雜志(International Journal of Coal Geology)發(fā)表了類脂體新的分類“Classification of liptinite-ICCP System 1994”[1]。至此，距討論制定新的顯微組分分類已過去近30 a。在此之前，ICCP發(fā)表了鏡質體[2]、惰質體[3]和腐植體[4]的分類方案。類脂體新分類方案的發(fā)表，標志著ICCP對煤顯微組分的分類工作已全部完成。這4個分類統(tǒng)稱為“ICCP System 1994”[1-4]。

“ICCP System 1994”的類脂體分類方案中包括9種顯微組分，即角質體、木栓質體、孢子體、樹脂體、滲出瀝青體、葉綠素體、藻類體、類脂碎屑體、瀝青質體。與之前的ICCP的舊分類(即Stopes Heerlen分類)[5-8]相比，“ICCP system 1994”分類適合于所有煤階的煤和分散有機質?！癐CCP system 1994”和國家標準《煙煤顯微組分分類》(GB/T 15588—2013)[9]相比，后者包含了樹皮體和熒光體，并明確地劃分出了顯微亞組分(即孢粉體分為大孢子體和小孢子體，藻類體分為結構藻類體和層狀藻類體)。關于樹皮體，雖然是中國一些煤中特有的組分，并進行了很多研究[10-13]，但ICCP尚未承認該組分，國際上有些學者對此顯微組分也存在爭議[14-15]?！癐CCP system 1994”分類方案中有葉綠素體，將熒光體作為樹脂體的一種;其他顯微組分與國家標準《煙煤顯微組分分類》相對應。不同于“ICCP system 1994”，國家標準《煙煤顯微組分分類》適合于中階煤，煤化程度與煙煤接近的褐煤和無煙煤參照使用該分類方案。

對低、中階而言，同一煤樣中類脂體顯微組分的反射率遠低于鏡質體，并且在紫外光、紫光或藍光照射下顯示熒光。類脂體的反射率隨煤階升高而增大，其增長速率起初慢于鏡質體，但隨后在中揮發(fā)分煙煤范圍內與鏡質體反射率的增長速率趨同;2者變化趨勢不同是因為鏡質體和類脂體在變質過程中的化學結構演化存在差異[1]。類脂體的熒光強度隨煤階升高而降低，并向光譜的紅色方向偏移。當類脂體的反射率與鏡質體反射率接近時(或者在相互接近之前)，使用常規(guī)方法激發(fā)就不能使類脂體顯熒光[1]。

當煤階進一步升高，類脂體最大反射率有時會高于鏡質體最大反射率;在這些煤中，類脂體和鏡質體可以被區(qū)分。然而，當煤階繼續(xù)升高至鏡質體反射率Rr>1.3%時，由于反射率近似且類脂體熒光消失，不易區(qū)分類脂體和鏡質體，一些高階煤中的類脂體可以依據形態(tài)加以識別，但有時會因其反射率高于鏡質體而易被誤鑒別為惰質體。值得注意的是，雖然隨著煤階的提升，各顯微組分的光學性質趨于相近，但是組分之間不會發(fā)生轉變，關于煤階和顯微組分的關系、煤階和煤類的關系，O’KEEFE等給予了詳細說明[16]。

1 類脂體(Liptinite)概述

1.1 類脂體的定義和分類

類脂體舊的術語為Exinite[1,5-8]，而新的分類方案中的術語為Liptinite[1]?！癐CCP System 1994”對類脂體的定義:是指源自非腐植化的植物組織的一類顯微組分[17]，包括孢粉素、樹脂、蠟和脂肪等相對富氫的殘余物，在同一煤樣的所有顯微組分中其反射率最低。

類脂體分類方案中包括9種顯微組分，即角質體、木栓質體、孢子體、樹脂體、滲出瀝青體、葉綠素體、藻類體、類脂碎屑體、瀝青質體。該分類中可包含亞組分，例如藻類體中的結構藻類體和層狀藻類體、樹脂體中的熒光體等。即“ICCP System 1994”對類脂體顯微組分的進一步分類持開放的態(tài)度，在該分類系統(tǒng)的基礎上可以對顯微組分進一步細分[1]。

在鏡質體反射率Rr<1.3%時，類脂體以其較低的反射率有別于其他顯微組分。同時，其較強的熒光性也是類脂體的重要特征。類脂體的反射率低、氫含量高;當鏡質體反射率Rr達到1.3%～1.4%時，其光學性質與鏡質體類似。

1.2 類脂體的物理和化學性質

在反射白光下，類脂體呈深灰色至黑色(圖1(a))。類脂體反射率隨煤級/熱成熟度的升高而增大;當鏡質體反射率達到約1.3%時，類脂體與鏡質體的反射率接近。在透射光下，類脂體的顏色因煤級不同而有所變化，在揮發(fā)分產率>35%的煤中為橙黃色，在揮發(fā)分產率為20%～35%的煤中為棕紅色。低階煤中類脂體的熒光色為綠黃色(紫外光激發(fā))或黃色(藍光激發(fā))，在較高階煤中則為橙色。熒光強度隨煤級的升高而降低，熒光色的波長也隨之增加。

圖1 煤中的角質體(cut)Fig.1 Cutinite (cut) in coals from China

所有類脂體顯微組分均含有較多的脂肪物質[18]。藻類體中脂肪成分與芳香成分的比例最高，隨后依次為瀝青質體、樹脂體、角質體和孢子體。詳見各顯微組分中的描述。

1.3 類脂體的應用

在選煤過程中，當揮發(fā)分產率為18%～25%時，類脂體的韌性高于鏡質體;當揮發(fā)分產率大于25%時，類脂體的韌性更為顯著。因此，當類脂體含量高時，其條帶狀的賦存形態(tài)更加明顯，且尺寸大于1 mm的煤顆粒更多[5]。在煉焦過程中，類脂體衍生產物的揮發(fā)分等指標的產率最高。在烴源巖中，富氫的類脂體被認為是液態(tài)石油的主要來源。類脂體的生烴起點與其種類和熱成熟度有關，對油氣生成具有重要的指導意義。例如，通常木栓質體、瀝青質體和萜烯樹脂體在反射率Rr約0.4%時即可生油，而角質體和藻類體生烴峰值對應的反射率Rr在0.7%～0.8%[19-20]。當煤的揮發(fā)分產率大于25%時，類脂體比鏡質體更難被氧化，也更難自燃[5]。地層學方面的應用見后續(xù)孢子體和角質體章節(jié)。分散有機質和煤中的類脂體常被用于指示沉積環(huán)境[21]。

2 角質體(Cutinite)

2.1 角質體的術語起源和定義

角質體這一術語是由STOPES[22]提出的?！癐CCP System 1994”對角質體的定義是[1]:由葉和莖的角質層形成的化石的有機成分。在垂直于層理的方向上，角質層通常以窄條帶的形態(tài)存在，且一側邊緣可能為鋸齒狀(圖1);而在其他切面上，角質層有時可能會與大孢子(macrospores)混淆(圖1(e))。在與角質體層理呈特定角度的截面上，角質體的形態(tài)為厚度不等的單一條帶狀或單側鋸齒條帶狀。角質層被切割得越傾斜，角質體就越寬，鋸齒狀也越明顯。在水平截面上，偶爾能觀察到下伏表皮細胞的形態(tài)。

2.2 角質體的物理和化學性質

低階煤中的角質體在反射白光下呈深灰色至黑色(比同一煤中的孢子體顏色略淺)，部分呈紅色，有時還有橙色的內反射色。在透射光下，角質體的顏色隨煤級不同而有所變化，在揮發(fā)分產率大于35%的煤中為橙黃色，在揮發(fā)分產率為20%～35%的煤中為棕紅色。角質體的熒光色由淺到深為綠黃色(紫外光激發(fā)下有時偏藍)或黃色(藍光激發(fā))(圖1(b)～(d))。另外，熒光強度隨煤階的升高而降低。

現今植物的角質層主要由角質構成，而角質是由表皮的纖維素壁向外分泌形成的。在許多角質層中，可以觀察到從纖維素到角質的漸變。這種過渡物質被稱為角質纖維素。煤中的角質體(化石角質層)與現今角質層的化學成分略有不同[23]。褐煤中的角質體組成除了角質外還含有蠟。類脂體通常富含脂肪鏈，MASTALERZ和BUSTIN[24]在研究加拿大不列顛哥倫比亞省埃爾克瓦利(Elk Valley)煤田霧山組(Mist Mountain Formation)的煤時，發(fā)現角質體中的脂肪鏈最長且側鏈最不發(fā)育，其次為孢子體、鏡質體、半絲質體和絲質體。

角質體不溶或微溶于苯和乙醇。使用氯仿和酒精可從角質體中提取少量蠟，這是因為角質層經常被上表皮的蠟質所覆蓋[1]。表皮外層產生的角質是一種由脂族單體形成的疏水性聚酯[25]。有的角質體中含有高達1%的脂肪族生物大分子角質[26]。

2.3 角質體的物質起源

角質體起源于植物的葉和莖的角質層，它是莖、葉植物表皮細胞的保護層。此外，角質體的原始物質中還含有內胚層物質和胚珠的胚囊。煤中大多數的角質層碎片源自樹葉，因為樹葉產量很高，且表面積巨大[1]。樹葉占森林年凋落物產量的65%～75%。

2.4 角質體的分布和應用

角質體是微亮煤的重要成分，它幾乎存在于所有煤中但極少富集。然而，角質體在一些煤中可以富集[10]，且常與孢子體一并富集，例如云南祿勸的角質殘殖煤[27]。結合角質層分析和孢子分析可進行煤層對比[28]。另外，角質層分析對研究沉積相和地層以及重建褐煤古沼澤植物群落具有重要作用[1]。

3 木栓質體(Suberinite)

3.1 木栓質體的術語起源和定義

ICCP在1975年將木栓質體確定為類脂體的顯微組分之一，是由木栓化的細胞壁形成的[7]。“ICCP System 1994”對木栓質體的定義是[1]:指煤化的細胞壁，它不同于結構腐植體亞組(telohuminite)的原因在于其具有類脂體特征，并且是由木栓化的細胞壁形成的。

木栓組織的形態(tài)為一連串類似矩形、磚狀或不規(guī)則多邊形的4～6邊形細胞(圖2)。其結構形態(tài)在一定程度上取決于切面的方向。木栓質體通常與樹皮鞣質體共存，后者存在于木栓細胞內[1]。當細胞中空或者遭受擠壓，木栓質體的形態(tài)為層狀的聚集體，這種聚集體的尺寸變化很大。聚集體僅由幾個細胞組成時，其厚度約為50 μm，但有時其厚度也可達500 μm以上。當木栓質體碎片缺乏可辨識的結構時，則被歸為類脂碎屑體。

3.2 木栓質體的物理和化學性質

在反射白光下，木栓質體幾乎均為黑色、深灰色或中灰色，顏色變化與煤化程度有關。與其他類脂體顯微組分相比，木栓質體的反射率在較低煤級時與鏡質體趨同。關于木栓質體的反射率尚缺乏系統(tǒng)性研究，原因在于其纖薄的細胞壁難以檢測。在透射光下，木栓質體呈淡黃色至金黃色、紅色或棕色，取決于薄片厚度、煤化程度以及植物種類。

木栓質體的熒光色取決于煤化程度和植物種類，其熒光色(紫外光激發(fā))從淺藍色到綠黃色(圖2(b))，在藍光激發(fā)下則為檸檬黃、黃橙色和棕色。木栓質體的熒光隨著煤階的升高消失很快，通常在高揮發(fā)分煙煤C中即消失。

圖2 煤中的木栓質體Fig.2 Suberinite in coals from China

木栓質體的原始物質為木栓組織的木栓質?，F今的木栓質類似于角質，是一種非常特殊的高分子聚合物，含有芳烴和聚酯[17,25]。從木栓組織中可分離出一些脂肪酸，這些脂肪酸分子含有19～23個碳原子，為一價或二價酸。另外，木栓質體富含氫[1]。

使用KClO3+HNO3產生“鈰酸反應”可使木栓質薄片上形成小液滴。這些液滴在加熱時可溶于酒精或氫氧化鉀(KOH)[23]。在室溫下，木栓質體不受濃鉻酸(H2CrO4)和濃硫酸(H2SO4)的影響[23]。木栓質體不溶于普通溶劑苯、酒精、汽油或丙酮[23]。

RAHMAD等[29]研究了木栓質體和被子植物樹皮之間的關系，證明東加里曼丹煤提取物中木栓質體的含量和無羈萜的含量直接相關。無羈萜是一種五環(huán)三萜，是樹皮的生物標志物。

3.3 木栓質體的物質起源

木栓質體是由木栓化的細胞壁形成的，尤其是樹皮的周皮。周皮是由特定的次生分生組織的活動而形成的，這些次生分生組織形成于植物器官外圍，使其厚度不斷增加，被稱為木栓形成層。絕大多數情況下，很多植物上老的柄、枝、莖[21]、根、果實和鱗莖都被周皮層所覆蓋[1]。所有的種子植物以及部分蕨類植物受傷后也可形成木栓質層，即這些植物的傷口組織。木栓化可形成擴散屏障，因此木栓化組織可起到防水層的作用。植物的莖干(樹皮)、根和果實上均存在此現象[21]。

3.4 木栓質體的分布和應用

木栓質體存在于古近紀、新近紀以及一些中生代和古生代煤中。在煤的相變帶，通常存在少量木栓質體。由森林泥炭形成的煤中常見木栓質體，但其他來源的煤也可能含有大量的木栓質體[30]。木栓質體的富集可能是由于木栓化組織性質穩(wěn)定，從而通過選擇性保存得以富集[31]。木栓質體通常意義不大，因為在所有類型的煤中其含量通常都很低。大量的木栓質體才具有特殊意義，因為其蠟質/油性化學成分使其在煤化過程中具有生烴(液態(tài)烴)潛力[21]。在煤化過程中，相比其他類脂體顯微組分而言，木栓質體更早開始生烴[19]。

4 孢子體(Sporinite)

4.1 孢子體的術語來源和定義

孢子體這一術語是由SEYLER[32]提出的，是指由孢子和花粉形成的一種類脂體顯微組分?！癐CCP System 1994”對孢子體的定義是:孢子體由孢子外膜(外壁和周壁層)構成，術語“孢子”包括孢子(狹義)和花粉粒。

低階煤中的孢子體通常保留了孢子的原始形狀(圖3)。在垂直或平行于層理的剖面上，孢子體的形態(tài)呈中空、近圓形、三角形或紡錘形。由于高階煤中的孢子體通常遭受擠壓而平行于層理，因此孢子體在垂直于層理的剖面上或多或少呈透鏡狀。孢子體原始胞腔呈細線狀。有時可以辨別孢子體細胞壁內的分層構造。孢子外壁可能呈凸起或蠕蟲狀(圖3)。

圖3 煤中孢子體(sp)Fig.3 Sporinite (sp) in coals from China

孢子體的尺寸在10～2 000 μm。在古生代煤中，可以按個體大小來區(qū)分小孢子體(同形孢子isospores、小孢子和小的大孢子)和大孢子體。由厚壁大孢子衍生的孢子體多為顆粒狀;由小孢子和花粉粒形成的孢子體通常是致密和均勻的。

4.2 孢子體的物理和化學性質

在低階煤中，孢子體在反射白光下為銹褐色、深灰色，偶爾為近黑色(圖3);隨著煤級升高，孢子體在反射白光下變?yōu)闇\灰色，逐漸與鏡質體類似。在透射光下，低階煤中的孢子體呈亮黃色，隨著煤級升高逐漸變?yōu)榻瘘S色、橙色和紅色(圖3(d));在生油窗末端(1.3%Rr)，其顏色與鏡質體相似。孢子體的熒光色取決于煤級和植物種類。隨著煤級升高，熒光強度也隨之降低。當鏡質體反射率約為1.3%時，孢子體的熒光消失。紫外光激發(fā)下孢子體的熒光色呈藍白色、黃白色、赭棕色。藍光激發(fā)下孢子體的熒光色呈亮黃色、橙色、棕色。低階煤中的孢子體比鏡質體更耐磨，故磨拋后易形成凸起。當其反射率與鏡質體相近時，不易形成凸起。

盡管化學成分有所不同，但孢子中不產生灰分的物質均被稱為孢子素[33]。孢子素是由孢粉素經脫水、脫氫形成的，后者由碳、氫和氧構成。孢粉素是一種非常穩(wěn)定的高聚物[34]。不同植物的孢粉素具有不同的化學組成，但或多或少都具有抗降解能力[17]。與鏡質體顯微組分相比，孢子體富含氫。與惰質體和鏡質體相比，孢子體中微量元素V，Ge和Al的含量較低[35]。在標準大氣壓下，孢子體在有機溶劑中的溶解度很低。通過提高溫度和壓力可提高孢子體的溶解度(解聚)。孢子體和鏡質體的提取物成分接近[36]。

4.3 孢子體的物質起源

孢子體是由植物孢子和花粉的外壁和周壁層形成的。在古生代，孢子的外膜主要由蕨類植物和裸子植物產生，在中生代由裸子植物產生，從白堊紀末開始則由越來越多的被子植物產生。苔蘚植物孢子只零星出現。

4.4 孢子體的分布和應用

除了煤中含有一定量的孢子體外，孢子體也散布于沉積巖中。在古近紀和新近紀褐煤中，一些煤巖光亮條帶中的孢子體含量可能特別高[37-38]。在一些石炭紀的煤層，例如英國坎諾克蔡斯煤田的Shallow煤層和英格蘭北約克郡煤田的Siltstone煤層及Beeston煤層中，都含有富孢微暗煤，其中孢子體含量高達50%以上。孢子體是燭煤的重要成分。從煤中分離出來的花粉和孢子非常適合用于地層研究和煤層對比，它們是重要的沉積相標志。在生烴方面，值得注意的是，即使每克沉積物中的花粉數量高達8 000個，其總有機碳(TOC)含量也僅約為1%。由于遭受氧化作用，分散孢子體的生烴產率可能相當低[5]。

5 樹脂體(Resinite)

5.1 樹脂體的術語來源和定義

樹脂體這一術語是由STOPES[22]提出的?！癐CCP System 1994”對樹脂體的定義是:樹脂體源自樹脂和蠟，主要以原位細胞填充物或孤立體的形式存在于煤中。其形態(tài)為不同形狀的離散個體，橫截面呈圓形、橢圓形或桿狀，有時也呈彌散浸漬狀或填充于鏡質結構體胞腔。

樹脂體通常具有環(huán)帶狀結構，有時內部包含不同大小的氣泡[39-41]。如果樹脂在泥炭階段或更早之前發(fā)生氧化/聚合反應，已經達到腐植體或惰質體的反射率，則不能被歸類為樹脂體(應為團塊腐植體、團塊凝膠體、分泌體等)。

樹脂體根據其來源的不同可分為兩類:源自樹脂的萜烯樹脂體和源自脂肪和蠟質的類脂樹脂體[17]。與萜烯樹脂體相比，類脂樹脂體通常不以填充植物胞腔的形式出現。大部分樹脂體均來源于樹脂。

“ICCP System 1994”將熒光體(Fluorinite)看作是樹脂體的一種。這是因為樹脂體的熒光強度變化很大，孤立的熒光體難以與樹脂體進行區(qū)分。另外，植物學上認為精油是一種低分子量的樹脂(香脂介于兩者之間)，因此將熒光體歸為樹脂體的一種。TAYLOR和TEICHMüLLER[42]通過研究嵌在德國東部褐煤中的楊梅(Myrica)樹葉里的熒光體，發(fā)現了精油(essential oil)和熒光體之間的聯系。楊梅樹葉富含精油[43]。在含精油的樹葉中，熒光體與角質體共存，強烈的熒光性使其很容易被識別。

5.2 樹脂體的物理和化學性質

樹脂體在反射白光下為黑色至深灰色，低階煤中樹脂體的外部環(huán)帶為淺灰色，內反射色通常為黃色、橙色或紅色(圖4)。樹脂體在紫外光激發(fā)下發(fā)藍色到藍綠色熒光，在藍光激發(fā)下則發(fā)黃色、橙色到淺棕色熒光(圖4,5)。樹脂體的外層遭受氧化后其熒光強度減弱，熒光色波長變長[1]。同煤級煤中不同樹脂體的熒光強度和顏色可能變化很大，尤其是萜烯樹脂體。因此，不宜通過樹脂體熒光來判斷煤級。不同成因的樹脂體的磨拋硬度變化很大[37]。

圖4 煤中的樹脂體(r)Fig.4 Resinite (r) in coals from China

圖5 充填于絲質體(f)胞腔的樹脂體(r)(云南金所 新近紀褐煤;熒光)Fig.5 Resinite (r) filling in fusinite (f) cavities in a Miocene lignite from Jinsuo Mine,Yunnan Province;fluorescence mode

樹脂體的化學性質因其來源的不同以及早期成巖作用的改造而有很大差異。萜烯樹脂體主要由萜類組成，其基礎的分子單位的成分式為C15H24(倍半萜)到C38H48(三萜)。此外，還包括酯類、酚類、醇類和樹脂酸的復雜混合物[17]。類脂樹脂體主要由脂肪和蠟質(脂類)組成。NIP等[44]、CRELLING和KRUGE[45]研究了Herrin 6號煤中的樹脂，發(fā)現其化學結構為直鏈聚合物。

5.7 樹脂體的物質來源

樹脂體來源于樹脂和柯巴脂，以細胞分泌物的形式出現在植物的不同部位(樹皮、樹干、樹葉等)、薄壁組織或髓射線細胞，以及裸子和被子植物的裂生或溶源性樹脂導管中[1]。樹脂有時在樹脂癭和樹脂組織中富集[28]，其來源可能是樹脂和蠟[17]。

5.8 樹脂體的分布和應用

樹脂體以原始細胞形態(tài)存在于結構腐植體亞組/結構鏡質體亞組的顯微組分中。孤立的樹脂體則與碎屑腐植體亞組/碎屑鏡質體亞組的顯微組分共存[21,28,40]。溶融、溶解后再硬化或沉淀的樹脂可出現在裂隙和割理中[46]。然而，通常無法通過光學手段將其與滲出瀝青體區(qū)分開來，因此常被劃為滲出瀝青體。樹脂體是殘殖煤的重要組成部分。

在選煤過程中，樹脂體在密度最低的洗選產品中富集。樹脂體偶爾在某些煤層中顯著富集，可用于地層對比。甚至在成巖作用早期，樹脂體被認為對液態(tài)烴的生成有很大貢獻[47]。

6 滲出瀝青體(Exsudatinite)

6.1 滲出瀝青體的術語來源和定義

滲出瀝青體這一術語是由TEICHMüLLER[48]提出的?！癐CCP System 1994”對滲出瀝青體的定義是:它是一種次生顯微組分，它是在煤化過程中生成并填充到孔隙中的(如裂隙、裂縫和其他孔洞等)[1,17,48]。它與類脂體其他顯微組分以及富氫鏡質體的區(qū)別在于它與液態(tài)烴的生成密切相關。

滲出瀝青體是原始石油類物質的固體殘留物，通常具有瀝青特征，是由富氫成分(通常為類脂體和富氫鏡質體)生成的。只有當滲出瀝青體與其他顯微組分有明確繼承關系，或在一些特殊位置產出時(例如在絲質體的胞腔中)，才能將這一顯微組分鑒定為滲出瀝青體(圖6)。

6.2 滲出瀝青體的物理和化學性質

滲出瀝青體的反射率通常與伴生類脂體的反射率相同[17]。當煤化程度處于生油窗末端時，滲出瀝青體的反射率會超過鏡質體的反射率。滲出瀝青體的各向異性強于同煤級的鏡質體。滲出瀝青體與伴生類脂體的熒光特性相似(圖6)，但通常與其母源的顯微組分的熒光色和強度略有不同[17]。低階煤中的滲出瀝青體具有柔/彈性。

圖6 煤中的滲出瀝青體(ex)Fig.6 Exsudatinite (ex) in a Neogene lignite

滲出瀝青體的化學性質因來源不同而發(fā)生變化。

6.3 滲出瀝青體的分布和應用

滲出瀝青體存在于低、中階煙煤以及熱成熟度處于生油窗范圍內的頁巖中。由于滲出瀝青體很少出現，且其存在很大程度上取決于形成時的可用空間，因此對于解釋煤的形成過程并不重要或相關性不大[49]。由于滲出瀝青體在煤化作用早期具有生油潛力，因此與石油生成有一定關系[19]。WAN Hasiaha[50]指出，滲出瀝青體可形成縫網，從而油氣可以在烴源巖內部(包括煤)運移。

7 葉綠素體(Chlorophyllinite)

7.1 葉綠素體的術語來源和定義

葉綠素體是由ICCP命名小組委員會于1971年提出的[6]。葉綠素體一詞比葉綠素含義更廣泛?！癐CCP System 1994”對葉綠素體的定義是:主要為直徑在1～5 μm的小圓形顆粒，具有紅色熒光特性。在極少數情況下，例如藻類的葉綠素體直徑可能達到100 μm。當其保存良好時，很容易通過紅色熒光識別，但當其保存不完整時鑒別困難。在難以鑒別時，它通常會被鑒定為類脂碎屑體。在紫外光或藍光激發(fā)后的幾分鐘，它的紅色熒光將逐漸變?yōu)榈壬?圖7)。

圖7 煤中的葉綠素體(ch)Fig.7 Chlorophyllinite (ch) in coals from China

7.2 葉綠素體的物理和化學性質

葉綠素體通常由小顆粒組成，反射光很弱，因此在白色反射光下很難與類脂碎屑體區(qū)分開(圖7(a))。在透射光下，當葉綠素體高度密集時，可以通過淡綠色的顏色識別出葉綠素體[23]，但是這種微弱的顏色可能會被褐色的腐植質所掩蓋。

葉綠素體顯示出強烈的血紅色熒光。由于其他顯微組分不會發(fā)出血紅色熒光，因此可依此準確鑒別顆粒很小的葉綠素體顆粒(圖7(b))。葉綠素體的輕度分解可以引起其熒光顏色從血紅色到玫瑰色以至乳白色的轉變;在藍光或紫外光輻射10～15 min內，會使葉綠素體產生這種熒光顏色轉變，這種變化是不可逆的。

由于葉綠素體的熒光特征與現代葉綠素相同，因此推斷它們可能具有相似的化學性質。以下數據與近期的植物相關。葉綠素以C55H72MgN4O5和C55H70MgN4O6兩種形式出現(經驗分子式)，2者都是蠟狀的二酯。葉綠素的鎂原子占據1個中心位置，被4個氮原子包圍，每個氮原子都有4個碳原子，形成1個吡咯環(huán)，這類化合物稱為卟啉。葉綠素體比其他類脂體顯微組分更容易分解，并且只有在特定的條件下才能保存完好。弱酸會破壞葉綠素，導致鎂消失并變成棕褐色。在煤化過程中，鎂可以被其他元素(如鐵，鎳，釩等)替代[51-52]。

葉綠素可完全或部分溶于乙醚、乙醇、丙酮、苯和其他有機溶劑[1]。因此，在瀝青提取過程中，它容易被溶解。許多泥炭和含藻淤泥的提取物顯示綠棕色和紅色熒光是由于葉綠素溶解所造成的。隨著葉綠素分解程度的增強，現代沉積物(泥質沉積物)的固有顏色從綠色變?yōu)辄S色再變?yōu)樽厣?，可能與沉積物的pH值有關。

7.3 葉綠素體的物質來源

葉綠素體來源于葉綠素色素(基粒)和透明原生質物質(基質)?；：突|結合形成細小的疊層狀構造，稱為葉綠體。在高等植物中，它們主要呈透鏡狀或圓盤狀，存在于葉片、幼莖、幼果等中。許多藻類含有形態(tài)迥異的葉綠素體。

葉綠素體由葉綠素基團的各種色素及其分解產物組成。葉綠素體的主要部分在泥炭化作用發(fā)生之前就被破壞了，只有在強厭氧條件下和中低溫氣候下，葉綠素才能以葉綠素體的形式保存下來。在泥炭階段和褐煤階段，葉綠素體不會或只是非常輕微地受到腐植化作用過程的改變。

7.4 葉綠素體的分布和應用

葉綠素體是褐煤、腐泥和泥炭沉積物的有機組成部分。由于葉綠素僅在強厭氧條件下才能石化保存，因此葉綠素體主要存在于高度凝膠化的軟褐煤中，例如，德國蓋瑟爾塔爾 (Geiseltal)的“葉煤”(leaf coals)[53]，以及藻泥/腐殖黑泥和其他腐泥。在下石炭統(tǒng)的莫斯科低階煤中也發(fā)現了葉綠素體[1]。在新近紀和更新世的軟褐煤和泥炭中的葉綠素體廣泛存在非腐泥環(huán)境中，甚至在年輕的喜雨成因(ombrogenous)的泥炭中[54-55]。

在亞化石階段，葉綠素體相對豐富，但分布沒有規(guī)律性。在溫熱環(huán)境下形成的較老的煤中，葉綠素體含量較低。在較老的軟褐煤中，葉綠素體僅存在于一些特定的相類型中。根據有限的資料，在褐煤階段，葉綠素體僅在藻泥/腐殖黑泥中有發(fā)現。在硬煤中尚未發(fā)現葉綠素體。

因葉綠素體只是偶爾出現，因此沒有直接的實際意義。但它作為煤相指示劑具有間接意義[54]，例如，它的存在指示其沉積時的厭氧程度和古氣候條件。

8 藻類體(Alginite)

根據形態(tài)，將藻類體分為結構藻類體和層狀藻類體。藻類體由單細胞生物或浮游和底棲的藻類形成。

8.1 結構藻類體(Telalginite)

8.1.1結構藻類體的術語來源和定義

藻類體A由HUTTON等[56]引入，指的是離散的橢圓形或圓盤形的藻體。COOK等在1982年給ICCP寫信，提出了結構藻類體來代替藻類體A[1]。“ICCP System 1994”對結構藻類體的定義是:它是一種以離散的透鏡狀、扇形體或壓扁的圓盤形式存在的藻類體，這些結構藻類體都有獨特的外部形態(tài)，在大多數情況下，它們還具有內部結構。

結構藻類體的結構取決于其來源和截面類型(垂直或平行于層理)。大多數結構藻類體厚度>5 μm，厚度與長度之比>0.5，但塔斯馬尼亞結構藻類體(tasmanitid-derived telalginite)的厚長比明顯更高。層狀藻類體厚度<5 μm，厚度與長度之比<0.2。

8.1.2結構藻類體的物理和化學性質

在透射光下，結構藻類體顏色呈淺黃色至棕色，在很大程度上受其煤階的影響。在反射光下(明視場，白光，油浸)，結構藻類體比孢子體顏色暗;褐煤中結構藻類體的反射率通常為0.1%。結構藻類體反射率隨煤階的增加而增加，當它的反射率約為0.8%Rr時，相應的鏡質體反射率為1.1%Rr。

當煤中存在結構藻類體時，該煤的鏡質體反射率值通常會受到抑制而較低。結構藻類體通常顯示內反射，并且由于自發(fā)熒光的原因，在反射白光下可能顯示綠色。

在紫外光/紫光/藍光激發(fā)下，結構藻類體在低階煤中發(fā)亮綠色至綠黃色熒光(圖8);當鏡質體反射率在0.6%～0.9%時，結構藻類體熒光呈黃色至橙色;結構藻類體在高階煤中的熒光色為暗橙色;而當鏡質體反射率超過1.3%時，結構藻類體不發(fā)熒光。結構藻類體的熒光強度在低階煤中通常較高(I546通常在4～13(鈾酰玻璃標準品的I546值為1))，但是低煤階樣品可能在早期成巖作用的影響下，一些藻類的I546值低至0.2。

圖8 煤中的結構藻類體(al)Fig.8 Telalginite (al) in coals from China

關于成熟度變化的注意事項:在煤階較低的情況下，結構藻類體通常具有非常低的反射率和強熒光性。隨著煤階的增加，直到當鏡質體反射率Rr達到約0.7%之前，結構藻類體的光學性質變化很小。隨著成熟度的進一步提高，結構藻類體反射率升高，而熒光強度隨著紅移現象迅速降低。當鏡質體反射率約為1.1%Rr時，結構藻類體熒光為弱橙色至棕色，反射率Rr約為0.7%至1.0%。當鏡質體反射率Rr高于約1.3%的時，結構藻類體與鏡質體光學性質相近，2者的區(qū)分鑒別依靠對藻類體外形的識別。

需要注意的是，由于植物內部或者外部結構的類型都可在平行或垂直于層理的切片中顯現出來，因此結構藻類體與層狀藻類體的區(qū)別在于它們的厚度，以及厚度與長度比，此外，結構藻類體熒光強度通常更高。這些特性可用于區(qū)別結構藻類體與其他大多數類脂體顯微組分。某些類型的角質體和木栓質體具有和結構藻類體相似的的熒光強度，但形態(tài)迥異。

結構藻類體很硬，拋光硬度相對高，會呈現正突起并且通常在拋光后有粗糙的劃痕。

大多數結構藻類體與其他類脂體顯微組分相比，H /C原子比更高，而O /C原子比更低?；瘜W結構主要是脂肪族，有很高的生烴潛力。叢粒藻(Botryococcus)最多可包含重量比76%的碳氫化合物[57];盡管在許多樣品中并未發(fā)現叢粒藻烷(Botryococcane)，但它可能是這些藻類具特征的碳氫化合物。源自黏球形藻(Gloeocapsomorpha)的結構藻類體通常比其他結構藻類體具有更高的O /C原子比(類似于源自高等植物的類脂體)。

8.1.3結構藻類體的物質來源

結構藻類體來源于富含脂質的藻類。迄今確定的屬主要在浮游的綠藻綱(Chlorophyceae)中。

塔斯馬尼亞藻型胞囊(Tasmanitidcysts)起源于綠枝藻綱(Prasinophyceae)，與塔斯馬尼亞藻(Tasmanites)具有相似的形態(tài)，并且在結構上與其他不屬于同一群體的藻類形式不同。它們類似于近期發(fā)現的PachysphaerapelagicaOSTENFELD藻類。除了T.punctatusNEWTON藻以外，塔斯馬尼亞藻型(Tasmanitids)分布在從寒武紀到現代的巖石中。塔斯馬尼亞藻是獨居的浮游海藻，具有葉綠素親和力，以扁平、縫合盤狀出現。厚的(最大20 μm)具有小孔的管壁存在許多細小，放射狀管道，這些管道可能會部分或完全穿過管壁。原本為球形的囊，經擠壓變?yōu)閳A盤狀。塔斯馬尼亞藻的直徑大約為50～600 μm，壁的厚度范圍為5～20 μm。管壁分為2層或3層，外層很少保留。中間層是壁的主體，是保存最完好的部分。內壁和外壁薄，且呈纖維狀。可以通過中間層放射狀管道的構型來識別塔斯馬尼亞藻的種類。

黏球形藻(Gloeocapsomorpha)棲息地為海洋，可能與它們的光合作用有關，生命周期包括底棲和浮游階段[58]。浮游形式導致了結構藻類體形成。迄今鑒定出的黏球形藻(Gloeocapsomorpha)的藻類體群落和細胞形狀為球形或橢圓形。群落的直徑范圍約為25～150 μm。每個細胞都會分泌一層鞘，當細胞分裂時，每個新細胞都會在舊細胞內分泌自己的鞘，從而形成特征性的環(huán)狀或凝膠狀組織層。

叢粒藻(Botryococcus)型藻類來自浮游生物，大部分是淡水綠藻，存在于由多個單細胞藻類成簇排列形成的群落中，并通過膠狀組織結合在一起。在某些情況下，這種結構藻類體的形態(tài)與源自黏球形藻(Gloeocapsomorpha)的結構藻類體相似。叢粒藻(Botryococcus)群落通常呈放射狀排列，并且由于群落大小、截面方向和物種的不同，會呈透鏡狀，球形或扇形等不同形狀。群落的直徑約為20～400 μm。杯狀細胞的開口指向群落的外部。有些物種的管狀叉狀細胞的長度最長可達100 μm。

8.1.4結構藻類體的分布和應用

源自黏球形藻(Gloeocapsomorpha)的結構藻類體主要存在于寒武紀和奧陶紀，是庫克油頁巖(kukersite)中主要的藻類體。在古緯度方面，黏球形藻(Gloeocapsomorpha)的分布也受到限制，大部分分布在赤道附近。庫克油頁巖這種類型分布在愛沙尼亞。

在整個地質歷史中，與叢粒藻(Botryococcus)相關的結構藻類體廣泛存在于煤以及以陸相為主的石炭紀至近代的沉積巖中。此外，它也存在于許多湖相沉積巖中。在某些油頁巖中，與叢粒藻相關的結構藻類體的含量高達95%。這種類型的燭藻煤(torbanite)分布在位于蘇格蘭托班山(Torbane Hill)。

塔斯曼尼亞型油頁巖塔斯馬尼亞藻(Tasmanites)以及相關的油頁巖類型存在于元古界到近代的地層中[1]，尤其大量存在于在塔斯馬尼亞(二疊紀)、阿拉斯加(侏羅紀)和肯塔基州(泥盆紀)的“塔斯馬尼亞型”油頁巖礦床中。塔斯馬尼亞藻(Tasmanites)富集在沿海環(huán)境中，但在一些分布廣泛的陸架區(qū)沉積物中塔斯馬尼提德胞囊(tasmanitidcysts)也少量存在，例如美國的Antrim和Chattanooga頁巖[1]以及德國的托爾階地層中[59]。

由于H /C原子比高，結構藻類體在熱解過程中具有很高的烴產率。 Rock-Eval數據顯示，在快速熱解條件下，叢粒藻(Botryococcus)相關的結構藻類體每克有機碳可以產生800～1 000 mg的碳氫化合物，塔斯馬尼亞型結構藻類體(tasmanitid telalginite)每克有機碳可以產生高達1 000 mg碳氫化合物，而源于黏球形藻(Gloeocapsomorpha)的結構藻類體每克有機碳最多可產生950 mg碳氫化合物。富含結構藻類體的油頁巖通過干餾可獲得很高的產量(某些燭藻煤的產量高達800～900 L/t)。富含結構藻類體的煤非常適合液化，但這類煤炭資源很少，而且分布有限。在煤化作用條件下，在較高階煤中會識別出高比例的固體殘留物。因此，在自然條件下的成熟過程中，熱解數據可能不是液體產率的可靠指標。

塔斯馬尼亞藻(Tasmanites)或黏球形藻(Gloeocapsomorpha)的存在表明了海相環(huán)境。叢粒藻的存在通常表明湖相環(huán)境，但叢粒藻也可以存在于海相沉積物中，推測是因為在搬運過程中降解作用受到抑制。

8.2 層狀藻類體(Lamalginite)

8.2.1層狀藻類體的術語起源和定義

藻類體B這一術語由HUTTON等[56]提出，指薄層的藻類體，可與尺寸較大、結構獨特、具有更強熒光性的藻類體A相區(qū)分。COOK等在1982年寫信給ICCP，提出層狀藻類體這一術語，不再使用A 或 B這類術語?！癐CCP System 1994”對層狀藻類體的定義是:它屬于藻類體的一種，常以薄層狀出現，典型的薄層厚度小于5 μm，側向寬度通常小于80 μm。

黏結的層狀藻厚度可能超過20 μm，向外延伸1～2 mm。層狀藻類體的厚度與長度之比小于0.5。在層狀藻類體富集的地方，其薄層在平行于層理方向常呈現網脈狀外貌。在許多情況下，貌似連續(xù)的層狀藻類體薄層實際上是由許多不連續(xù)的微細薄層組成。在垂直于層理的截面上，層狀藻類體與結構藻類體相比，幾乎沒有明顯的結構，但是在某些情況下可存在一些細胞結構。在平行于層理的截面中，一些層狀藻類體明顯地由壓扁的小圓球體組成。如果在樣品中保留了足夠的成煤植物細節(jié)，可以對其進行植物種屬鑒定。

與結構藻類體相比，層狀藻類體較小，通常具有更高的長厚比值，熒光強度更低;在垂直于層理的截面中很少發(fā)現有植物的結構。與瀝青質體相比，層狀藻類體反射率更低，熒光強度更高。微粒體通常不與層狀藻類體共存。層狀藻類體在形態(tài)上有時類似于孢子體或角質體，但其熒光通常比其他顯微組分強。是否存在植物結構，通常被用來區(qū)分層狀藻類體與高等植物形成的孢子體或角質體。雖然如此，僅僅依據植物結構去推斷藻類起源是不可靠的。一些結構不明顯的藻類植物體，比伴生的層狀藻類體具有更高的熒光強度和更大的尺寸，并且其熒光強度可能落在結構藻類體的熒光強度范圍內，但在許多情況下，根據這些藻類體組分的尺寸和長寬比，仍應將其歸屬于層狀藻類體。對于處于層狀藻類體和結構藻類體過渡的藻類體，則應依據與其共生的藻類體的特點去識別鑒定。

8.2.2層狀藻類體的物理和化學性質

在透射光下，低階煤中的層狀藻類體是半透明的，通常與黏土礦物難以區(qū)別。在白色反射光下(明視場，油浸)通常無法辨認，低階煤中的層狀藻類體反射率小于0.1%。層狀藻類體沒有內反射，在白光下不自發(fā)熒光(圖9)。在紫外光/紫光/藍光激發(fā)模式下，低階煤中層狀藻類體熒光色為綠黃色至橙色(圖9)，在鏡質體反射率為0.6%至0.9%時熒光色為黃色至橙色，而較高階煤中的層狀藻類體的熒光色為暗橙色。在低階煤中，I546通常在0.5～3(鈾酰玻璃標準樣品I546=1)。在低階煤中的層狀藻類體熒光顏色和強度通常具有較大的范圍，該范圍與藻類化學成分的差異以及早期成巖作用有關。隨著煤階的增加，熒光強度降低，并且在熒光光譜中出現明顯的紅移。HUFNAGEL[60]詳細地說明了某些層狀藻類體這些性質的變化。層狀藻類體的拋光硬度適中，其正突起遠小于結構藻類體。

圖9 煤中的層狀藻類體(la)和瀝青質體(bi) (吉林樺甸古近紀褐煤，熒光)Fig.9 Telalginite (la) and bituminite (bi) in a Paleogene lignite from Huadian,Jilin Province,fluorescence mode.

總的來說，層狀藻類體與其他類脂體顯微組分相比，H/C原子比較高，O/C原子比適中?；瘜W結構主要是脂肪族的，其生烴的潛力很好，盡管在大多數情況下，層狀藻類體比結構藻類體的脂肪族少并且生烴率低。當層狀藻類體具有很高的H/C原子值時，表明它們與結構藻類體具有相似的總體化學成分;然而，這也可能是因為受到了瀝青質體浸漬的影響[57]。

8.2.3層狀藻類體的物質來源

層狀藻類體在古近紀和新近紀的低階煤/巖石中比較常見。在古近系和新近系地層中，最常見的種類是湖相成因的浮游藻類盤星藻屬(Pediastrum)中的層狀藻類體，但其他一些屬的植物可形成層狀藻類體[61]。盤星藻屬(Pediastrum)可追溯到石炭紀的湖相沉積物中。綠河組中的層狀藻類體的前身可能是藍藻(Cyanophyceae)。

甲藻(Dinoflagellate)和疑源類包囊(acritarchcysts)的光學特性通常和層狀藻類體光學特征近似，在海相巖石中，它們是大多數層狀藻類體的來源。然而，一些疑源類(acritarchs)具有很強的熒光，可能具有向由塔斯馬尼亞型類衍生的結構藻類體過渡的特性。

多數層狀藻類體是由浮游藻類轉變而來的，其特征或與可識別的浮游生物很相似，因此推斷源于浮游生物。但是某些層狀藻類體也可能來源于底棲生物。

層狀藻類體的形態(tài)會受到礦物基質性質的影響。例如，以黏土為基質的藻類體，與石灰?guī)r中的藻類體相比， 形態(tài)上的降解較輕，并且藻類體的堆積密度相對較小;另一方面，自生礦物的存在會導致微裂隙的產生，這些微裂隙使層狀藻類體在橫向上更加連續(xù)，并導致局部層狀藻類體更密集。

8.2.4層狀藻類體的分布和應用

層狀藻類體存在于中元古代到現代的巖石中。通常海相沉積物至少含有一些甲藻(dinoflagellate)和疑源類(acritarch)來源的層狀藻類體。層狀藻類體在某些中生代地層中特別豐富，例如托爾階(Toarcian)[59]和歐洲的基末里階(Kimmeridgian)頁巖，它們通常與瀝青質體伴生。層狀藻類體是中東一些主要石油源巖層序中的重要組成部分。

層狀藻類體在古近紀和新近紀湖相層序中存在最為突出。我國松遼盆地上白堊統(tǒng)的湖相油頁巖中，層狀藻類體是有機質的主要類型;層狀藻類體也存在于北美、澳大利亞、東南亞和歐洲的許多山間盆地中。產自湖泊相的層狀藻類體還存在于歐洲的普爾貝克等地區(qū)以及歐洲石炭紀的一些富含有機質的頁巖中。源自盤星藻(Pediastrum)的層狀藻類體在世界范圍內分布廣泛，在印度和美國尤為常見[1]。層狀藻類體也是西非重要石油烴源巖的主要成分。

層狀藻類體是油頁巖干餾產出頁巖油的主要來源。根據層狀藻類體的含量推測表明，古近紀和新近紀含層狀藻類體的低階油頁巖干餾產油量約為240 L/t。巖石熱解評估數據表明，低階烴源巖中層狀藻類體的碳氫化合物產量通常為每克有機碳產500～900 mg。盡管其單位產量低于結構藻類體，但層狀藻類體可能在厚層且分布廣泛的地層中存在，因此其頁巖油潛在資源非常重要。

湖相沉積巖中的層狀藻類體可能是這些烴源巖的主要組成部分，這些烴源巖存在于某些被動裂谷邊緣和山間盆地中。海相烴源巖中的層狀藻類體也是產烴的主要組分。

盡管盤星藻屬(Pediastrum)可以被搬運到海洋環(huán)境中，但其存在一般表明為淡水的沉積環(huán)境?？梢詫⒃S多甲藻類和疑源類(dinoflagellatesandacritarchs)鑒定到屬的層次，并可以因此根據其屬來指示海相或非海相環(huán)境。

9 類脂碎屑體(Liptodetrinite)

9.1 類脂碎屑體的術語來源和定義

類脂碎屑體是ICCP的命名小組委員會在1971年引入的，用于描述由極小顆粒組成的類脂體組分?！癐CCP System 1994”對類脂碎屑體的定義是:類脂碎屑體是各種類脂體的顯微組分細小碎片的統(tǒng)稱，由于它們的顆粒非常細小，不能準確鑒別它們是類脂體某個特定顯微組分。

類脂碎屑體是由類脂體的顯微組分的碎片或殘骸組成，其顆粒只有幾微米的大小，來源不明，形態(tài)各異，如呈棒狀、尖銳碎片、線狀、圓形等，呈圓形的類脂碎屑體的直徑通常只有2～3 μm。在低煤階煤中，類脂碎屑體顆粒的大小和形式通常只能通過其熒光進行鑒別。

9.2 類脂碎屑體的物理和化學性質

在反射白光下，類脂碎屑體為黑色、深灰色或深棕色;當類脂碎屑體堆積成致密微層時，它具有褐色或淡紅色的內反射。在透射光下，類脂碎屑體顏色為白色、黃色、紅色或黃色。類脂碎屑體熒光強度變化很大，可以呈黃綠色、柚子黃色、黃色、橙色或淺棕色，主要受原始成煤物質、堆積環(huán)境、煤化程度以及切片方向等因素影響。

類脂碎屑體的拋光硬度取決于碎片來源于何種類脂體。類脂碎屑體具有相對較高的氫含量和揮發(fā)分。

9.3 類脂碎屑體的物質來源

類脂碎屑體由機械分解或通過微生物作用產生的孢子、花粉、角質層、樹脂、蠟質、角質化和木栓質化的細胞壁、藻類等組分的碎片。類脂碎屑體若呈現線狀結構，可能是木栓質化的細胞壁碎片形成的。

9.4 類脂碎屑體的分布和應用

當類脂體顯微組分含量較高時，通常會含有大量的類脂碎屑體。在褐煤中，特別是在歐洲始新世煤的黃色至淺棕色煤巖成分中，類脂碎屑體特別富集并且經常是主要組分。它特別富集在腐泥煤中，以及富含類脂體的微亮煤、微暗煤和微三合煤的顯微煤巖類型中[17]。類脂碎屑體在工藝性能上類似于類脂體的其他顯微組分。但是由于分離困難，準確確定類脂碎屑體的工藝性能較為困難。在被擠壓成型(extrusion briquetting)過程中，富含類脂碎屑體的褐煤趨于膨脹，但難以確定這是由于其中瀝青質體含量還是由于類脂碎屑體含量高造成的。類脂碎屑體的生烴潛力極高，它對氧化條件的敏感性很低。層狀的類脂碎屑體的存在可能會增加煤的強度。

10 瀝青質體(Bituminite)

10.1 瀝青質體的術語起源和定義

POTONIé[23]將“bituminite”這一術語作為特別富含瀝青的巖石的總稱，屬于腐泥巖(sapropelites)。ICCP于1975年引入了“瀝青質體”這一術語，為褐煤中缺乏明確形狀的類脂體顯微組分[7]。Teichmüller[48,62]在石油烴源巖中將部分類脂體顯微組分稱為瀝青質體，隨后，TEICHMüLLER[48]定義了煤中的顯微組分瀝青質體(另見STACH等[28,63])。

“ICCP System 1994”對瀝青質體的定義是:瀝青質體是一種類脂體顯微組分，在褐煤、煙煤和沉積巖的層理的切面上，瀝青質體既可以呈細顆?；|形式出現，也可以呈薄層狀、不規(guī)則紋理狀、束狀、鱗片狀、莢狀、線頭狀、條帶狀、貌似脈狀的細長透鏡體狀、細粒浸染狀等形式出現(圖9);在平行層理的切面上，瀝青質體以較均勻的、彌散狀的、形態(tài)各異的、等粒狀的等形式賦存。

顧名思義，瀝青質體的名稱表明該顯微組分具有瀝青的特性，可產生大量的可溶性瀝青、揮發(fā)性物質、焦油[56]以及碳氫化合物[64]。

低階煤中的瀝青質體在反射白光下呈現灰色、棕色至黑色。瀝青質體可顯示不同強度的熒光或無熒光。

瀝青質體沒有特定的形狀。它以層理中的細脈或不規(guī)則透鏡體形式出現，或作為其他顯微組分和礦物的基質存在。條紋和線狀的長度小于200 μm，厚度小于4 μm。透鏡、片狀、莢狀的長度小于10 μm，厚度小于4 μm。在某些情況下，細條和線狀的瀝青質體可能會與更好識別的帶狀、細網狀或基質瀝青質體合并。在一些油頁巖中，瀝青質體以薄層形式存在。瀝青質體中可能包含有礦物“雜質”，這些“雜質”在反射白光下會發(fā)生內反射，此外還可能包含有藻類殘體[65]和類脂碎屑體[66]。在透射電子顯微鏡下，澳大利亞Toolebuc油頁巖中的瀝青質體呈淺灰色(低電子密度)，呈松散堆積的顆粒狀或海綿狀，有時在其間有絲狀菌類生物[67]。

瀝青質體的內部結構可呈均質、條紋狀、流體狀、細粒狀，通常僅在藍光或紫光的激發(fā)下才能看到瀝青質體的結構。內部細小顆粒在鏡下常呈模糊的彌散狀。由于瀝青質體是各種有機物的改造或降解產物，其光學性質(尤其是熒光性)的變化范圍較大。因此，可以在不同的烴源巖中區(qū)分出不同類型的瀝青質體，例如在德國里阿斯統(tǒng)波西多尼亞頁巖中可鑒別出瀝青質體I，II和III三種類型[66]，從瀝青質體I到瀝青質體III，生烴潛力逐漸降低，同時熒光強度亦逐漸降低。在Beaufort-Mackenzie盆地的白堊紀邊界Creek組中鑒定出瀝青質體I和II兩種類型[65];“ICCP system 1994”類脂體分類方案中列出了許多研究者分別鑒定了不同類型的瀝青質體[1]。

在德國波西多尼亞頁巖等油頁巖中，II和III類瀝青質體非常罕見。與I類瀝青質體相比，II類瀝青質體尺寸更大(透鏡體長度最大為1 mm，寬度最大為0.4 mm)，并且在藍光照射下產生的衰弱明顯。II類瀝青質體在藍光照射下發(fā)淺黃色或紅棕色熒光，有時還會出現排油現象。III類瀝青質體非常罕見，顆粒細小，不發(fā)熒光，常與動物遺骸有關。與其他類型的瀝青質體一樣，波西多尼亞頁巖中III類瀝青質體在反射白光下為深灰色。

吸附或與礦物結合的亞顯微有機物質，如“礦物瀝青基質中的類脂物質”[66]、“基質瀝青質”[65]、“無定形有機質基質”[68]，并不屬于顯微組分中的瀝青質體，盡管它們具有某些熒光性質。根據《國際煤巖學手冊》(1975年)中的定義，“顯微組分是顯微鏡下可識別的單個組分，不含任何可在光學顯微鏡下識別的礦物質”?！盁o定形”態(tài)的干酪根提取物包含了不溶的瀝青質體部分以及不溶的礦物基質中亞顯微的有機質部分。

10.2 瀝青質體的物理和化學性質

在反射白光下(明視場，油浸)，瀝青質體為深棕色，深灰色，有時幾乎是黑色的，成熟度較低時有內反射。在偏光下，顏色為黑色，很容易與低階的礦物基質區(qū)分開。在透射光下，瀝青質體呈橙色、紅色或棕色。

瀝青質體反射率明顯低于鏡質體的反射率。ALPERN[69]給出了法國海相托爾階油頁巖中瀝青質體Rr為0.10%～0.15%，其中鏡質體反射率Rr為0.46%。COOK[70]和SHERWOOD和COOK[71]測得澳大利亞Toolebuc地層中海相油頁巖中的瀝青質體Rr為 0.2%(其中鏡質體Rr=0.5%)。

在藍光激發(fā)下，受煤的類型和煤階影響，瀝青質體的熒光顏色可以由淡黃色、淺橙色、淺棕色到深棕色變化[65-66,71]。在鏡質體反射率Rr=0.5%～0.8%時，瀝青質體熒光呈深褐色并帶有紅色;當Rr=0.8%～0.9%時不再發(fā)熒光。有些瀝青質體在未成熟階段也不發(fā)熒光(III類瀝青質體[66,71])。在成熟度較高時，由于其熒光消失且其反射率接近于鏡質體的反射率，其反射色變?yōu)橹谢疑?，此時瀝青質體難以識別[72]。

I類瀝青質體的拋光硬度較低[65-66]。瀝青質體明顯比孢子體更軟，因此拋光非常困難，尤其是在低階煤/巖中，瀝青質體在拋光過程中容易產生污漬[28]。

BARRON等[73]測得肯塔基州泥盆紀油頁巖中的瀝青質體密度為1.20～1.30 g/cm3(鏡質體密度為 1.28～1.35 g/cm3)。富含瀝青質體的煤的比重也特別低[17]。

在低階煤/巖中，瀝青質體的化學性質隨著所屬的瀝青質體類型不同而變化，但其主要是具有氫含量高、H/C原子比值高、焦油和可溶性瀝青產率高的特征。富含瀝青質體的油頁巖通常在H/C 與O/C圖解上包含II型有機質[74]，例如肯塔基州泥盆紀油頁巖[73]。

POWELL等[64]對I類瀝青質體的干酪根濃縮物進行了化學和有機巖石學分析，證實了其具有高H /C原子比和熱解過程中形成的高產率烴的特征。此外，這些作者發(fā)現相對較低的姥植比值，表明是缺氧的沉積環(huán)境。

10.3 瀝青質體的物質來源

瀝青質體主要是各種有機物質在缺氧和弱氧化條件下的降解產物，通常推測認為其主要有機物質前身是藻類、浮游生物、細菌和較高等的動物(魚，小蝦等)，推測的依據包括瀝青質體的化學性質[64]、藻類和細菌的熱解實驗以及海相和湖相石油烴源巖中瀝青質體的賦存狀態(tài)。 COOK[70]提出瀝青質體的前身是在好氧-缺氧邊界處沉積物表面生長的菌藻層，類似于KAUFFMAN[75]在圣巴巴拉盆地發(fā)現的現代菌藻層。依據在Toolebuc組地層油頁巖的礦物基質中發(fā)現的大量破碎的球石粒(coccoliths)，RAMSDEN[76]推測球藻類(Coccolithophoridaceae)可能是Toolebuc組地層油頁巖中瀝青質體的前身(另見GLIKSON和 TAYLOR[67])。在德國的波西多尼亞頁巖中，球石粒(coccoliths)也非常豐富。LITTKE[77]在研究賓夕法尼亞石油烴源巖(美國俄克拉荷馬州)時，提出瀝青質體也可能是腐植酸沉淀的產物，而腐植酸來源于這些沉積物下面的泥炭。GUTJAHR[78]認為，瀝青質體(“細菌有機物”)來源于細菌。南澳大利亞寒武紀碳酸鹽巖烴源巖中的瀝青質體來源為藻類和藍菌(cyanobacterial)的有機質，這些有機質被厭氧細菌嚴重降解和重新合成[1]。

GLIKSON和TAYLOR[67]通過掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡方法將澳大利亞Toolebuc油頁巖中的瀝青質體(“類鏡質體物質”)視為含氧水層中形成的藍菌的降解產物。LOH等[79]認為瀝青質體源自微生物的殘余體，但形成于氧化還原界限或界限之下的沉積物表面。WEHNER和HUFNAGEL[80]將瀝青質體歸因于“海洋雪”(“marine snow”)，即近岸表層水的絮狀宏觀成分，其中有各種微生物生存。因為浮游動物的糞便顆粒只含有1%～4%的有機碳[81]，這些浮游動物的糞便顆粒不太可能是瀝青質體的前身。

在屬于III型干酪根的烴源巖[82]和煤中，瀝青質體可能類似于腐植質降解的產物。根據MASRAN和 POCOCK[83]，瀝青質體可能來自于海洋或陸地，但大多數情況下形成于氧氣供應減少的海洋環(huán)境。

10.4 瀝青質體的分布

瀝青質體是許多油頁巖和油源巖，尤其是II型干酪根的海相和湖相烴源巖中的特征顯微組分，例如西歐的波西多尼亞頁巖[66]，北海的基末里頁巖[78]、密歇根州的安特里姆頁巖、堪薩斯州的查塔努加頁巖(美國)、澳大利亞東北部埃羅曼加盆地的Toolebuc組油頁巖[67,71]以及南澳大利亞的寒武紀碳酸鹽巖烴源巖[1]。

瀝青質體一般與藻類體和類脂碎屑體有關，有時還與魚類遺骸有關[66,71]。CREANEY[65]以及GORMLY和MUKHOPADHYAY[84]報道了從破壞的藻類體到瀝青質體之間的過渡現象。LOH等[79]認為德國波西多尼亞頁巖中的層狀藻類體和瀝青質體之間存在成因上的聯系。一些油源巖(rich oil-source rocks)，例如北海的基末里頁巖和蒂羅爾州塞費爾德的三疊紀Fish頁巖中含有純的瀝青質體層。瀝青質體通常與豐富的莓球狀黃鐵礦相關，表明細菌通過對硫酸鹽的還原作用對有機物進行降解[66-67,71,78-79]。 SHERWOOD和COOK[71]研究了澳大利亞埃羅曼加盆地Toolebuc組地層中的油頁巖，其中瀝青質體占10%～40%。GLIKSON和TAYLOR[67]強調Toolebuc組油頁巖中瀝青質體和方解石之間關系緊密。

瀝青質體主要集中在亮/淺色的木質褐煤中，尤其是在德國用于低溫碳化的始新世軟褐煤中最為典型，其中瀝青質體高度富集在蠟煤(pyropissite)中。蠟煤是一種焦瀝青(pyrobitumen)，主要由水，腐植酸，蠟和二氧化硅組成，是褐煤蠟的來源。此外，瀝青質體是腐泥煤的特征顯微組分，它也可作為亮木質褐煤地層中其他類脂體顯微組分(尤其是藻類體)和惰質體顯微組分的主要基質(例如莫斯科盆地下石炭統(tǒng)木質褐煤的藻煤)。

10.5 瀝青質體隨成熟度增加的變化

隨著成巖作用的加強，瀝青質體的反射率增加，熒光強度降低，瀝青質體的熒光色由黃色或橙色變?yōu)榧t色。當鏡質體反射率Rr超過0.8%～0.9%時，熒光消失。在成熟過程中(“生油窗”)，從瀝青質體中生出碳氫化合物，留下反射率很高、以微粒體為主的脫氫殘留產物[66,70-71,79,84-86]。SHERWOOD和COOK[71]描述澳大利亞中部和東北部的白堊紀Toolebuc組油頁巖的一個突出特征為“瀝青質體的微粒體化”。LOH等[79]認為III型瀝青質體(不發(fā)熒光，通常與動物殘骸有關)是I型和II型瀝青質體高度煤化的形式。根據LITTKE和RULLK?TTER[86]的研究，在鏡質體的反射率Rr=0.9%的情況下，波西多尼亞頁巖中的瀝青質體的生烴過程基本已經完成;而在相同的油頁巖中，I型瀝青質體的微粒體化過程在Rr=1.3%時才完成。

瀝青質體比層狀藻類體開始生油的成熟度起點更低[71,78,83]。在法國托爾階油頁巖中，瀝青質體反射率Rr=0.3%時瀝青質體開始生油，相應的鏡質體反射率Rr=0.5%[69]。在澳大利亞的油頁巖中，當瀝青質體開始生油時，相應的鏡質體反射率為Rr=0.4%，鏡質體Rr=0.5%～0.8%時達到生油最大值，Rr=0.9%生油結束[70]。

10.6 瀝青質體的應用

瀝青質體是許多油頁巖、其他油源巖和一些煤的重要顯微組分。瀝青質體和以礦物為基質的亞顯微類脂物質均是低溫焦油(400～600°C)和原油主要來源物質。根據POWELL等[64]，I型瀝青質體在有機質中超過 10% 時，表明其為潛在的油源巖。其他學者[71,78-79,83]也發(fā)現瀝青質體是很好的生烴顯微組分。德國波西多尼亞頁巖下部的瀝青質體含量很高，成為尋找頁巖油的主要目標[79]。根據SHERWOOD和COOK[71]的研究，昆士蘭州白堊紀Toolebuc烴源巖中瀝青質體非常豐富，盡管部分瀝青質體已處于正在生油的微粒體化階段，每克有機碳可產生約200 mg烴。

11 結 論

“ICCP System 1994”的類脂體分類適用于各種煤階的煤和分散有機質，類脂體包括9種顯微組分，即角質體、木栓質體、孢子體、樹脂體、滲出瀝青體、葉綠素體、藻類體、類脂碎屑體、瀝青質體。對低、中煤階而言，類脂體顯微組分的反射率遠低于鏡質體，顯示熒光。類脂體的反射率隨煤階升高而增大，其熒光強度隨煤階升高而降低，當煤階升高至鏡質體反射率Rr大于1.3%時，類脂體熒光消失。

“ICCP system 1994”和國標《煙煤顯微組分分類》相比，后者劃分出顯微組分亞組分(即孢粉體分為大孢子體和小孢子體，藻類體分為結構藻類體和層狀藻類體)，有樹皮體和熒光體。“ICCP system 1994”將熒光體作為樹脂體的一種;有葉綠素體。ICCP尚未承認樹皮體這一顯微組分。

致謝本文的原文源于International Journal of Coal Geology發(fā)表的煤中類脂體顯微組分的分類，基于Creative Commons CC-BY的許可，本文可以對原文不受限制使用，特此對Elsevier表示感謝。