貴州正安春雷煤礦煤的礦物學特征分析

楊林健

（貴州省地質礦產勘查開發局一〇六地質大隊，貴州 遵義 563000）

貴州省正安縣在貴州屬缺煤地區，因其煤層厚度薄，含硫高，有害元素豐度高的特點，煤層的開采一直具有爭議。大量學者對貴州的煤礦物學特征進行研究，積累了大量的地質資料，并取得大量的成果。但由于黔東北地區煤層薄，資源少，對這一地區的相關研究較少。本文通過對春雷煤礦進行系統取樣分析，并進行煤礦物學的研究。

1 區域地質背景

研究區地理位置屬于貴州省東北部。大地構造位于上揚子地塊黔北隆起區鳳岡南北向隔槽式褶皺變形區。含煤地層形成于晚古生代二疊世晚期，歷經的地質運動有印支期、燕山期和喜馬拉雅期。含煤地層為上二疊統吳家坪組，為一套淺海相沉積，巖性以碳酸鹽巖夾硅質巖、碎屑巖，含煤2層，其中1層可采。總的變化趨勢是，由西向東碎屑巖逐漸減少，碳酸鹽巖增多，含煤層數減少；厚度由南東到北西逐漸變薄。與上覆長興組整合接觸，下伏茅口組呈假整合接觸。

2 煤化學特征

本次對所采樣品的工業分析和硫含量進行詳細分析，其中CL4-03、CL4-05灰分質量分數大于50%，按夾矸處理，不參與煤質評價。

水分質量分數為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率明顯高于其他樣品。

揮發分產率范圍為18.87%～26.84%，平均值22.75%，為中等揮發分煤；垂向上，除夾矸外，靠近煤層頂底板的煤樣中揮發分產率高于其他樣品。硫質量分數在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結果中，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。

碳酸鹽礦物：研究區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境下，泥炭沼澤環境因腐殖酸的存在而呈現酸性條件，故煤中方解石常為次生成因。

硫化物礦物：研究區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。石膏通常形成于風化帶，多為次生成因，一般認為是煤中方解石與硫酸發生反應而成，其中硫酸來自于黃鐵礦氧化而成[6]。

3.3 礦物的賦存狀態

高嶺石是研究區煤中的最主要礦物。通常有以下幾種賦存狀態：1） 充填細胞腔（圖1A）；2） 作為透鏡體分散于有機質中（圖1B）；3） 作為高嶺石基質存在（圖1C、D）。第一種賦存狀態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階段，為流體沉淀的產物；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）多個反應階段。

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

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

4 結語

圖1 礦物的賦存狀態（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；石膏分布無明顯規律。

煤中礦物的主要常見賦存形式有細胞充填、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。