第四章 煤的岩相组成
主要内容：
（1）煤岩组成的研究方法
（2）有机显微组分及其成因
1、什么是煤岩学
用岩石学的观点和方法研究煤的组成和性质。
2、煤岩学研究方法
（1）宏观方法－用肉眼或放大镜观察煤，根据
其颜色、条痕色、光泽、裂隙和断口等，识别煤
岩宏观煤岩成分，判断煤的性质。
第一节第一节 概述概述
2 2、煤岩学研究方法、煤岩学研究方法
（（22）） 微观方法微观方法－用显微镜研究煤－用显微镜研究煤 ：：透射光、反射光透射光、反射光
透射光下：透射光下：薄片薄片2×2 cm2×2 cm，厚，厚 mm。。 根据颜色、形根据颜色、形
态和结构识别态和结构识别显微煤岩组分显微煤岩组分、判断煤的性质；、判断煤的性质；
第一节 概述
微观方法微观方法－用显微镜研究煤－用显微镜研究煤
反射光下：反射光下：光片直径光片直径 2 cm2 cm，厚，厚-2 cm -2 cm 圆柱体。在普圆柱体。在普
通反射光或油浸物镜下，根据颜色、形态、结构、突起、通反射光或油浸物镜下，根据颜色、形态、结构、突起、
反光性等特征识别煤岩组分、判断煤的性质。反光性等特征识别煤岩组分、判断煤的性质。
光片光片分为煤光片和粉光片（砖光片）分为煤光片和粉光片（砖光片） 。。
第二节 煤的显微组分
煤的显微组分煤的显微组分，是指煤在显微镜下能能够区别和，是指煤在显微镜下能能够区别和
辨识的基本组成成分。分为：辨识的基本组成成分。分为：
有机显微组分：有机显微组分：在显微镜下能观察到的煤中成煤原在显微镜下能观察到的煤中成煤原
始植物组织转变而成的显微组分。始植物组织转变而成的显微组分。
无机显微组分：无机显微组分：在显微镜下能观察到的无机矿物质。在显微镜下能观察到的无机矿物质。
1、煤的有机显微组分
腐腐植植煤煤的的有有机机显显微微组组分分分分为为三三组组：：镜镜质质组组 、、惰惰质质组组和和
壳质组壳质组。在显微镜下的特征是：。在显微镜下的特征是：
镜镜质质组组：：透透射射光光下下呈呈透透明明到到半半透透明明，，呈呈黄黄色色或或橙橙红红色色，，
较较均均一一，，不不含含或或少少含含矿矿物物质质，，见见垂垂直直裂裂纹纹。。普普通通反反射射光光下下
呈灰色，油浸反射光下呈深灰色，无突起。呈灰色，油浸反射光下呈深灰色，无突起。
镜质组（又称凝胶化组分）的形成镜质组（又称凝胶化组分）的形成
通过通过凝胶化作用凝胶化作用形成。成煤植物的组织在气流闭塞、形成。成煤植物的组织在气流闭塞、
积水较深的沼泽环境下，产生极其复杂的变化。主要发积水较深的沼泽环境下，产生极其复杂的变化。主要发
生两方面的变化：生两方面的变化：
（（11）一方面）一方面是植物组织在微生物作用下，发生：是植物组织在微生物作用下，发生：
分解分解
水解水解
化合形成新的化合物化合形成新的化合物并破坏植物组织器官的细胞并破坏植物组织器官的细胞
结构结构；；
（（22）另一方面）另一方面植物组织在沼泽水的浸泡下吸水膨胀，植物组织在沼泽水的浸泡下吸水膨胀，使使
植物细胞结构变形、破坏乃至消失植物细胞结构变形、破坏乃至消失，或进一步再分解，或进一步再分解
为凝胶的过程。为凝胶的过程。
植物组织经凝胶化作用并经煤化作用后形成凝胶植物组织经凝胶化作用并经煤化作用后形成凝胶
化组分（镜质组）。镜质组是煤中最主要煤岩组分，化组分（镜质组）。镜质组是煤中最主要煤岩组分，
含量含量5050－－8080％，甚至％，甚至9090％。％。
1、煤的有机显微组分
壳壳质质组组：：透透射射光光下下透透明明到到半半透透明明，，呈呈黄黄色色或或橙橙红红色色，，
轮轮廓廓清清晰晰，，外外形形特特殊殊。。普普通通反反射射光光下下大大多多有有突突起起，，呈呈深深
灰色，油浸反射光下－灰黑色或黑灰色。灰色，油浸反射光下－灰黑色或黑灰色。
壳壳质质组组是是成成煤煤植植物物中中，，化化学学稳稳定定性性强强的的组组成成部部分分，，
在在泥泥炭炭化化和和成成岩岩阶阶段段保保存存在在煤煤中中的的组组分分几几乎乎没没有有发发生生什什
么质的变化。么质的变化。
在在典典型型的的腐腐植植煤煤中中，，壳壳质质组组是是次次要要的的显显微微组组分分，，在在
腐泥煤和油页岩中富含壳质组。腐泥煤和油页岩中富含壳质组。
壳质组（ 又称稳定组）的成因
壳壳质质组组又又称称稳稳定定组组，，是是由由成成煤煤植植物物中中化化学学稳稳定定性性强强
的的组组织织器器官官转转化化而而来来的的。。在在泥泥炭炭化化作作用用阶阶段段，，因因化化学学稳稳
定定性性强强，，没没有有遭遭受受生生物物化化学学作作用用的的破破坏坏而而保保存存在在煤煤中中，，
经煤化作用后转化为壳质组。经煤化作用后转化为壳质组。
壳质组（ 又称稳定组）的显微组分
煤中常见的壳质组显微组分有：煤中常见的壳质组显微组分有：
孢子体孢子体；； 花粉体花粉体
树脂体树脂体；； 角质体角质体
木栓体等木栓体等。。
惰惰质质组组：：透透射射光光下下呈呈黑黑色色，，不不透透明明。。反反射射光光下下突突起起高高，，
呈白色，油浸反射光时呈亮白色。呈白色，油浸反射光时呈亮白色。
惰质组（又称丝质组）的成因
惰质组是通过惰质组是通过丝炭化作用或火焚作用丝炭化作用或火焚作用形成。形成。
（（11））丝炭化作用丝炭化作用：：成煤植物的组织在积水较少、湿度成煤植物的组织在积水较少、湿度
不足的条件下，木质纤维组织经过不足的条件下，木质纤维组织经过::
脱水作用脱水作用和缓慢的和缓慢的氧化作用氧化作用后，又转入后，又转入缺氧的缺氧的环境，环境，
进一步经煤化作用后转化为惰质组分。进一步经煤化作用后转化为惰质组分。
丝炭化作用也可以作用于已经受不同程度凝胶化作用丝炭化作用也可以作用于已经受不同程度凝胶化作用
的组分上，但经丝炭化作用后的组分不能再发生凝胶化作的组分上，但经丝炭化作用后的组分不能再发生凝胶化作
用成为凝胶化组分。用成为凝胶化组分。
惰质组（ 又称丝质组）的成因
（（22）火焚作用：）火焚作用：有的丝炭化组分是由于古代沼泽森林有的丝炭化组分是由于古代沼泽森林
火灾后，由烧焦的炭化组织转化而来的，称为火焚丝质火灾后，由烧焦的炭化组织转化而来的，称为火焚丝质
体。在显微镜下观察，该类丝炭化组分细胞结构完整清体。在显微镜下观察，该类丝炭化组分细胞结构完整清
晰，且由于没有经受凝胶化作用，细胞壁没有发生吸水晰，且由于没有经受凝胶化作用，细胞壁没有发生吸水
膨胀，因此，胞壁薄。煤中含量在膨胀，因此，胞壁薄。煤中含量在1010－－2020％，对煤的性％，对煤的性
质有重要影响。质有重要影响。
第三节 显微煤岩组分的反射率Reflectance
在反射光下，显微组分表面的反射光强度和入射光强在反射光下，显微组分表面的反射光强度和入射光强
度之比称为反射率度之比称为反射率。反射率可以在空气中即干物镜下测定，。反射率可以在空气中即干物镜下测定，
以以R(%)R(%)表示；也可以在油浸物镜下测定，以表示；也可以在油浸物镜下测定，以RRoo(%)(%)表示。表示。
从长焰煤到无烟煤，从长焰煤到无烟煤，RRoo增加十几倍，而增加十几倍，而RR只增加两三倍。只增加两三倍。
在与煤层层面成任意交角的切面上最大反射率不变，而最在与煤层层面成任意交角的切面上最大反射率不变，而最
小反射率则随交角不同而变化。小反射率则随交角不同而变化。在三种有机显微组分中，在三种有机显微组分中，
随煤化程度的变化，只有镜质组呈现较为均匀的变化随煤化程度的变化，只有镜质组呈现较为均匀的变化，因，因
此，一般将油浸物镜下测定的镜质组最大反射率此，一般将油浸物镜下测定的镜质组最大反射率RRoomaxmax作作
为分析比较的指标。为分析比较的指标。
第三节 显微煤岩组分的反射率Reflectance
煤的反射率是煤岩学定量研究煤性质的重要指标，煤的反射率是煤岩学定量研究煤性质的重要指标，
特别是在反映煤的变质程度、预测煤的粘结性，用于煤特别是在反映煤的变质程度、预测煤的粘结性，用于煤
炭分类、指导煤炭加工利用等方面，具有十分重要的实炭分类、指导煤炭加工利用等方面，具有十分重要的实
用价值。用价值。
第四节 宏观煤岩组成 Lithotype of coal
一、宏观煤岩成分的定义一、宏观煤岩成分的定义
根据煤的根据煤的颜色颜色、、光泽光泽、、硬度硬度、、裂隙裂隙和和断口断口等，利等，利
用肉眼或放大镜可以区分的煤的基本组成单位，包括用肉眼或放大镜可以区分的煤的基本组成单位，包括
镜煤镜煤vitrain vitrain 、、亮煤亮煤clarain clarain 、、暗煤暗煤duraindurain和丝炭和丝炭fusain fusain
。。
第四节 宏观煤岩组成 Lithotype of coal
二、宏观煤岩成分二、宏观煤岩成分
11、镜煤、镜煤vitrainvitrain
颜色最黑、光泽最亮、质地均匀颜色最黑、光泽最亮、质地均匀、常具有、常具有内生裂隙内生裂隙、、
性脆易碎成小立方块、性脆易碎成小立方块、具贝壳状断口具贝壳状断口；内生裂隙发；内生裂隙发
育，垂直于条带，育，垂直于条带，裂隙面呈眼球状裂隙面呈眼球状，有时填充有方，有时填充有方
解石、黄铁矿薄膜。解石、黄铁矿薄膜。在煤层中镜煤常呈透镜状或条在煤层中镜煤常呈透镜状或条
带状，大多厚度几个带状，大多厚度几个mmmm到到11～～2cm2cm，有时呈线理状，有时呈线理状
夹杂在亮煤或暗煤中夹杂在亮煤或暗煤中，但有明显的分界线。，但有明显的分界线。
镜煤的成因：镜煤的成因：
镜煤的成因：镜煤的成因：
在成煤过程中，镜煤是由成煤植物的木质纤维在成煤过程中，镜煤是由成煤植物的木质纤维
组织经凝胶化作用而形成的组织经凝胶化作用而形成的。显微镜下观察，镜煤。显微镜下观察，镜煤
的轮廓清楚，质地纯净，显微组成比较单一，是一的轮廓清楚，质地纯净，显微组成比较单一，是一
种简单的宏观煤岩成分。种简单的宏观煤岩成分。
第四节 宏观煤岩组成 Lithotype of coal
二、宏观煤岩成分二、宏观煤岩成分
22、、丝炭丝炭(Fusain)(Fusain)
外观象木炭，颜色灰黑，性脆，具有明显的纤维状结外观象木炭，颜色灰黑，性脆，具有明显的纤维状结
构和微弱的丝绢光泽的宏观煤岩成分构和微弱的丝绢光泽的宏观煤岩成分。。丝炭疏松多丝炭疏松多
孔，性脆易碎，能染指孔，性脆易碎，能染指。在煤层中一般丝炭数量不。在煤层中一般丝炭数量不
多，常呈扁平透镜体沿煤的层面分布，大多数厚度多，常呈扁平透镜体沿煤的层面分布，大多数厚度ll
～～2mm2mm至几至几mmmm，有时也能形成不连续的薄层。不，有时也能形成不连续的薄层。不
同煤化程度煤中所含的丝炭，性质很少变化。同煤化程度煤中所含的丝炭，性质很少变化。
丝炭的成因：丝炭的成因：
丝炭的成因：丝炭的成因：
在成煤过程中，丝炭是在成煤过程中，丝炭是由成煤植物的木质纤维组织经由成煤植物的木质纤维组织经
丝炭化作用而形成的丝炭化作用而形成的。在显微镜下观察，丝炭是具。在显微镜下观察，丝炭是具
有明显的植物细胞结构的丝炭化组织－丝质体和半有明显的植物细胞结构的丝炭化组织－丝质体和半
丝质体丝质体。。
第四节 宏观煤岩组成 Lithotype of coal
二、宏观煤岩成分二、宏观煤岩成分
33、亮煤（、亮煤（ClarainClarain））
亮煤的光泽仅次于镜煤，较脆，内生裂隙也较发育，亮煤的光泽仅次于镜煤，较脆，内生裂隙也较发育，
程度次于镜煤，比重较小，有时也有贝壳状断口。程度次于镜煤，比重较小，有时也有贝壳状断口。
亮煤是最常见的煤岩成分，不少煤层以亮煤为主组亮煤是最常见的煤岩成分，不少煤层以亮煤为主组
成较厚的煤层，甚至整个煤层。亮煤的均匀程度不成较厚的煤层，甚至整个煤层。亮煤的均匀程度不
如镜煤，表面隐约可见微细的纹理，是由镜煤、暗如镜煤，表面隐约可见微细的纹理，是由镜煤、暗
煤（有时还有丝炭）等薄的分层交织组成的。煤（有时还有丝炭）等薄的分层交织组成的。
亮煤的成因：亮煤的成因：
亮煤的成因：亮煤的成因：
它是在覆水的还原条件下，由植物的木质纤维组织经它是在覆水的还原条件下，由植物的木质纤维组织经
凝胶化作用，并掺入一些由水或风带来的其它组分凝胶化作用，并掺入一些由水或风带来的其它组分
和矿物杂质转变而来的，以镜质组为主，还含有数和矿物杂质转变而来的，以镜质组为主，还含有数
量不等的惰质组和壳质组。量不等的惰质组和壳质组。
二、宏观煤岩成分二、宏观煤岩成分
44、暗煤（、暗煤（DurainDurain））
光泽暗淡，一般呈灰黑色，结构致密或呈粒状，比重大，光泽暗淡，一般呈灰黑色，结构致密或呈粒状，比重大，
硬度和韧性都大，断面比较粗糙，一般不发育内生裂硬度和韧性都大，断面比较粗糙，一般不发育内生裂
隙。隙。在煤层中，暗煤是常见的宏观煤岩成分。暗煤与在煤层中，暗煤是常见的宏观煤岩成分。暗煤与
亮煤的主要不同点在于暗煤中含有较多的惰质组和壳亮煤的主要不同点在于暗煤中含有较多的惰质组和壳
质组。质组。当暗煤中这两种组分的比例发生变化时，对其当暗煤中这两种组分的比例发生变化时，对其
性质影响很大，一般含壳质组较多的暗煤性质优于含性质影响很大，一般含壳质组较多的暗煤性质优于含
惰质组较多的暗煤。惰质组较多的暗煤。
暗煤的成因：暗煤的成因：
暗煤的成因：暗煤的成因：
显微镜下观察，暗煤的组成比较复杂。显微镜下观察，暗煤的组成比较复杂。它是在活水有它是在活水有
氧的条件下，富集了壳质组、惰质组或掺入较多的氧的条件下，富集了壳质组、惰质组或掺入较多的
矿物质转变而成的。矿物质转变而成的。富含惰质组的暗煤，宏观往往富含惰质组的暗煤，宏观往往
略带丝绢光泽，挥发分低，粘结性差；略带丝绢光泽，挥发分低，粘结性差；富含壳质组富含壳质组
的暗煤，宏观略带油脂光泽的暗煤，宏观略带油脂光泽，挥发分和氢含量较高，，挥发分和氢含量较高，
粘结性较好，且比重较小；含大量矿物质的暗煤，粘结性较好，且比重较小；含大量矿物质的暗煤，
则密度大，灰分产率高，煤质差。则密度大，灰分产率高，煤质差。
腐植煤的宏观煤岩成分与显微组分之间的关系腐植煤的宏观煤岩成分与显微组分之间的关系
第五节 煤岩学的应用
（（11）煤的成因研究）煤的成因研究
在在显显微微镜镜下下观观察察煤煤的的薄薄片片,,可可以以确确定定成成煤煤植植物物的的种种类类，，
根根据据煤煤中中保保存存的的植植物物遗遗体体((表表皮皮,,孢孢子子,,花花粉粉))，，确确定定成成煤煤植植
物的种属。物的种属。
（（22）煤的可选性研究）煤的可选性研究
煤煤中中矿矿物物质质的的种种类类、、粒粒度度、、数数量量及及其其分分布布特特征征对对煤煤的的
可可选选性性影影响响极极大大。。通通过过研研究究显显微微组组分分((包包括括无无机机显显微微组组分分
))的的组组成成与与其其可可选选性性关关系系的的研研究究，，可可以以预预测测煤煤的的可可选选性性，，
选择合理的破碎粒度、选煤工艺和流程。选择合理的破碎粒度、选煤工艺和流程。
（（33）评价煤质、指导煤炭加工利用）评价煤质、指导煤炭加工利用
在在煤煤质质评评价价和和指指导导煤煤炭炭加加工工利利用用时时，，经经常常出出现现一一些些
仅仅用用化化学学分分析析的的方方法法所所不不能能解解释释的的现现象象，，而而需需应应用用煤煤
岩学的方法才能解决。岩学的方法才能解决。
正常配煤反射率分布图
反常配煤反射率分布图
结构镜质体结构镜质体 徐州夏桥徐州夏桥 太原组太原组1616煤层煤层 透射光透射光 95×95×
无结构镜质体－均质镜质体无结构镜质体－均质镜质体 徐州张小楼徐州张小楼 下石盒子组下石盒子组11煤煤
层层 透射光透射光 135 ×135 ×
无结构镜质体－均质镜质体无结构镜质体－均质镜质体 湖南涟邵恩口湖南涟邵恩口 龙潭组龙潭组22
煤层煤层 油浸反射光油浸反射光 270 ×270 ×
惰质组，丝质体－微丝煤惰质组，丝质体－微丝煤 山西朔县杨涧山西朔县杨涧 山西组山西组44煤层煤层
透射光透射光55 ×55 ×
惰质组－丝质体，惰质组－丝质体，““星状星状””结构结构 贵州盘县贵州盘县
龙潭组龙潭组C12C12煤层煤层 油浸反射光油浸反射光 270 ×270 ×
壳质组－孢子体壳质组－孢子体 孢子囊孢子囊 徐州张小楼徐州张小楼 山西组山西组77煤层煤层
反射荧光反射荧光 蓝光激发蓝光激发 135 ×135 ×
壳质组－角质体，渗出沥青体壳质组－角质体，渗出沥青体 徐州张小楼徐州张小楼 山西组山西组77煤层煤层
反射荧光反射荧光 蓝光激发蓝光激发 230 ×230 ×
