煤的顯微組分定義與分類(ICCP system 1994) 解析I:鏡質體

代世峰，唐躍剛，姜堯發，劉晶晶，任德貽，趙峰華，趙 蕾，王西勃

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

Stopes Heerlen煙煤顯微組分分類方案在1963年被寫入《國際煤巖學手冊》，隨著煤巖學的廣泛應用和分散有機質的研究，該分類方案早已不能滿足煤巖學和有機巖石學研究的需要[1]。1991年“國際煤和有機巖石學委員會”(ICCP)決定成立工作小組，以反射光下的觀察為基礎，著手進行煙煤中顯微組分新的定義和分類工作。經過多次修改和討論，在1994年第46屆ICCP年會上確定了鏡質體顯微組分組、亞組和顯微組分的定義和分類。在后續的20多年時間內，ICCP又制定和發表了惰質體[2]、腐植體[3]和類脂體[4]的定義和分類方案，這4個分類方案被統一命名為“ICCP system 1994”[1-4]。需要指出的是，“ICCP system 1994”對顯微組分的分類和命名，涵蓋了截止目前煤和沉積巖中發現的幾乎所有的顯微組分的種類及其反光下和熒光下的光學特征，但是，由于煤的巖石組成非常復雜，在個別的煤中還存在著有爭議的、或者“ICCP system 1994”分類體系中未包含的顯微組分或其描述的光學特征[5-7]，因此，隨著人們對煤中顯微組分和沉積巖中分散有機質認識的不斷深入，“ICCP system 1994”分類體系需要不斷完善和發展。

1 顯微組分的不同分類系統比較與依據

“ICCP system 1994”和Stopes Heerlen分類系統有很大的不同,Stopes Heerlen煙煤分類中沒有采用亞組。“ICCP system 1994”分類系統中對3個級別劃分的依據是:顯微組分組(Maceral Group)的劃分根據反射率高低水平;顯微組分亞組(Maceral Subgroup)根據植物組織的破壞程度;顯微組分(Maceral)的劃分根據形態和(或)凝膠化程度[1]。在亞組中，鏡質體的前綴表示破壞程度(如Telo代表有結構的，Detro代表碎屑狀的，Gelo代表凝膠化的)。在顯微組分中，單術語表示相對純的物質(如Telinite代表結構體;Gelinite代表凝膠體)，前綴表示凝膠化作用改變的成煤物質(如Collo代表膠質)，或者表示一特定的形貌特征(如Corpo代表團塊狀)[1]。

需要注意的是，在“ICCP system 1994”中，刪掉了一些很少用的參數(例如折射率)，而擴充了顯微組分的化學特征;熒光的描述是主要基于藍光激發[1];用低階煤、中階煤和高階煤分別替代了褐煤、煙煤和無煙煤[8]。另外，低、中階煤界限定為0.5%Rr(Rr為鏡質體隨機反射率)，即0.5%Rr之前不會有鏡質體術語出現[1,8];低階煤中的腐植物質被定義為腐植體(Huminite)[3]，與“ICCP system 1994”中、高階煤中的鏡質體相對應。但是，在“ICCP system 1994”腐植體分類方案中[3]，ICCP提出，研究者可根據煤的性質和分析目的，對于低階煤(Rr<0.5%)，可以選擇腐植體和鏡質體2個分類體系中的其中一個使用。關于鏡質體和腐植體的對應關系以及適用范圍，請參考作者對腐植體的解析一文[9]。鏡質體分類通常適于中階煤和高階煤及其相應變質程度沉積巖中的分散有機質;惰質體和類脂體分類適用于所有煤化作用程度的煤和變質程度的沉積巖中的分散有機質(表1)。

我國煤巖學研究始于20世紀30年代，但是直到1980年才成立中國煤田地質專業委員會煤巖學組，自其成立以來，召開了很多次煤巖學學術會議，促進了中國煤巖學的發展，在制定關于煤的顯微組分分類的中國國家標準方面做出了重要貢獻。先后制定并完善了多個版本的國家標準《煙煤顯微組分分類》，如GB/T 15588—1995、GB/T 15588—2001和GB/T 15588—2013。這幾個版本總體上以《國際煤巖學手冊》中顯微組分定義和分類為基礎，在三大顯微組分組基礎上，在GB/T 15588—1995中劃分出介于鏡質組和惰質組的半鏡質組，在鏡質組中還劃分出鱗木結構鏡質體等亞組分;在3個歷次國家標準版本中，在類脂組中劃分出了樹皮體。與GB/T 15588—2001相比,GB/T 15588—2013將粗粒體分為“粗粒體1”和“粗粒體2”兩個顯微亞組分。在中國國家標準中，一直缺少褐煤的顯微組分分類，中國學者主要依據《國際煤巖學手冊》中褐煤顯微組分分類為基礎。

表1 “ICCP system 1994”中的鏡質體、惰質體和 類脂體分類方案Table 1 Classification of vitrinite,inertinite,and liptinite of “ICCP system 1994”

在《煙煤顯微組分分類》(GB/T 15588—2013)中[10]，尚未完全采用“ICCP system 1994”的分類方法。這2個分類方案的主要區別是:

(1)在顯微組分的分類等級上，前者采用了顯微組分組、顯微組分和顯微亞組分的分類方案。“ICCP system 1994”采用了顯微組分組、亞組和顯微組分分類方案。

(2)在顯微組分分類的依據上，國家標準《煙煤顯微組分分類》采用成因與工藝性質相結合的原則，以顯微鏡油浸反射光下的特征為主，結合透射光和熒光特征[10]。“ICCP system 1994”主要依據反射光下的特征進行分類。2個分類方案對3個等級的劃分依據也不相同，前者根據煤中有機成分的顏色、反射力、突起、形態和結構特征，劃分出顯微組分組，再根據細胞結構的保存程度、形態、大小以及光性特征的差異，將顯微組分組進一步劃分為顯微組分和顯微亞組分[10]。

(3)在顯微組分/亞組分的分類上，國家標準《煙煤顯微組分分類》將均質鏡質體(Telocollinite)劃入無結構的顯微亞組分[10]，而“ICCP system 1994”將膠質結構體(Collotelinite，相對應于前者的均質鏡質體)劃入有結構的顯微組分亞組中(Telovitrinite)[1]。“ICCP system 1994”將膠質碎屑體(Collodetrinite，相對應于前者的基質鏡質體Desmocollinite)劃入具有碎屑特征的顯微組分亞組中(Detrovitrinite)[1]，而前者將其列入無結構的顯微亞組分[9]。

這2種分類方案各有特色，國內研究者均可以采用，但是國內研究者在和國際學者交流時，建議采用“ICCP system 1994”分類方案，以更方便交流。筆者對“ICCP system 1994”中的鏡質體亞組和各顯微組分定義、光學特征、物理和化學特征、來源以及實際應用等方面進行了解析，提出了“ICCP system 1994”中顯微組分組、亞組和顯微組分的相對應的中文名稱(表2)，同時，使用了筆者多年來所積累的中國煤中有代表性的顯微組分照片(如無特殊說明，顯微組分照片為油浸反射光下拍攝)，也作為對“ICCP system 1994”分類方案的補充。文中所使用的中文名稱盡可能精準地表達英文的原意，同時也盡量符合中文表達的習慣，并避免一些不必要的誤用或誤解。相應地，在中文名稱中，各亞組中的中文前綴表示組分的破壞程度，即“結構-”，“碎屑-”，“凝膠-”;顯微組分的前綴表示形態和(或)凝膠化程度，即“鏡質-”、“膠質-”或“團塊-”。

表2 “ICCP System 1994”鏡質體顯微組分分類[1]Table 2 Vitrinite maceral classification of “ICCP system 1994”[1]

2 鏡質體(Vitrinite)概述

2.1 鏡質體的定義和分類

STOPE在1935年引用此術語描述顯微鏡下可識別的中階煤的光亮煤(鏡煤)的主要成分[11]。“ICCP System 1994”將鏡質體定義為反射率介于暗色類脂體和淺色惰質體之間的灰色顯微組分組[1]。

根據植物組織的破壞程度，將鏡質體顯微組分分為3個亞組，即結構鏡質體亞組、碎屑鏡質體亞組和凝膠鏡質體亞組;根據成煤物質凝膠化作用的程度和特定的形貌特征，將每個亞組分為2個顯微組分(表1)。

鏡質體的顯微組分以3種方式賦存在煤中[1]:① 呈數微米到幾厘米厚的相對純的薄層狀或透鏡體;② 呈連續的基質狀膠結其他成分;③ 以無定形的方式充填于胞腔、孔隙或裂縫中。沉積巖中鏡質體顯微組分呈單獨的薄層狀、透鏡體，或者呈棱角狀和以圓顆粒形式出現。

暗色鏡質體(Dark vitrinite)是指在與同一煤樣中，相較于鏡質體的其他顯微組分，一種具有更低反射率和更強熒光的鏡質體顯微組分。它是腐泥煤(燭煤和藻煤)和富氫腐殖煤的主要鏡質體顯微組分[12-13]。因此它比腐泥鏡質體(Saprovitrinite)具有更廣的內涵[1]。在賦存形態上，它類似于鏡質碎屑體或膠質鏡質體。暗色鏡質體的胞腔充填狀或層狀的形貌區別于膠質樹脂體，其熒光也弱于膠質樹脂體。暗色鏡質體的低反射率特征是源于類脂的瀝青物質侵滲的結果。古近紀和新近紀煤中的降解體(Degradinite)屬于暗色鏡質體[1]。

2.2 鏡質體的物理性質

鏡質體的顏色與反射率都隨煤階演變而逐漸發生改變。在低階煤和未成熟沉積巖中，鏡質體(腐植體)為暗灰色：鏡質體隨機反射率大于0.5%的中、高階煤和相對對應成熟度的沉積巖中，鏡質體為淺灰色。根據國際標準ISO11760:2018，低階煤包括褐煤(lignite)和亞煙煤(sub-bituminous coal)，鏡質體反射率0.5%是低階和中階(煙煤)的分界[8]。除了接觸變質煤外，煤的雙反射率隨煤階升高而增加;因此，建議對于隨機反射率高于1.3%Rr的煤，測定其最大反射率。由于鏡質體顯微組分的來源、經受的成巖作用或受到次生熱影響程度的不同，同一煤層或沉積巖的鏡質體最大反射率可能會發生相應變化，導致反射率值分布呈偏高或偏低非正態分布[1]，這種現象在低階煤或相應成熟度的沉積巖中比較突出。高階煤或相應成熟度的沉積巖中鏡質體反射率變化也受由一軸晶向二軸晶轉變的影響[1]。

在煤階較高的中階煤中，類脂體的反射率會超過鏡質體的反射率(類脂體依舊可以被識別)。在變質程度很高的煤中(Rr>4.0%)，鏡質體和類脂體反射率可能會超過惰質體的反射率[1]。

鏡質體不同組分的熒光顏色和強度的不同，同時也受煤階和瀝青化程度(吸附類似石油類物質)的影響。當鏡質體隨機反射率為0.5%時，鏡質體開始發熒光;在隨機反射率Rr為1.0%～1.2%時，鏡質體熒光強度達到最大，隨后迅速降低。鏡質體熒光顏色呈現紅橙至紅褐色，并且在以膠結碎屑成分為主的膠質鏡質體中表現明顯[1]。

鏡質體的拋光硬度較軟，并且與同一樣品中的類脂體和惰質體相比，鏡質體不顯突起(除團塊凝膠體外)。在沉積巖中的鏡質體表面光滑。與制樣用的膠結樹脂相比，鏡質體可能會顯突起，經過拋光后這種現象更明顯。

2.3 鏡質體的化學性質

與惰質體和類脂體相比，鏡質體含有較高的氧含量[14-16]。鏡質體的化學組成與煤階有關[14]，隨著煤階的提升，碳質量分數持續增高(77%～96%，極少達到98%)，氫質量分數(1%～6%;在高變質無煙煤中氫含量僅為0.2%左右)和氧質量分數(1%～16%)持續降低[1,14]。當鏡質體中碳質量分數為85%時(對應隨機反射率為1.0%～1.1%)，隨著煤階的提升，鏡質組中的氫質量分數迅速下降。

鏡質體富含各種脂肪化合物[1,20]，它們(尤其是暗色鏡質體)可以充當脂肪族化合物的吸附劑[1]。

2.4 鏡質體的物質來源

鏡質體起源于由木質素和纖維素組成的根、莖、樹皮和葉的薄壁和木質組織[1]。鏡質體的胞腔保存程度，取決于植物組織分解過程、凝膠化作用及煤化作用程度。鏡質體中各顯微組分就是按照其不同的結構命名的，這些結構受控于顯微組分的不同來源以及在沼澤中的不同轉化途徑[1]。

2.5 鏡質體的分布

煤中的鏡質體是由沼澤中的木質纖維組織在厭氧條件中保存下來的。鏡質體也存在于有機質和礦物質快速沉積而成的炭質頁巖中。

鏡質體是由微鏡煤、微鏡惰煤、微亮煤構成的光亮煤的主要成分。與岡瓦納煤(有的鏡質體體積分數小于20%[21])和北美白堊紀煤相比，鏡質體更常出現在北半球石炭系煤中(體積分數60%～80%)。古近紀和新近紀煤中通常富集鏡質體(腐植體)。沉積巖中鏡質組是III型干酪根的主要成分。

2.6 鏡質體應用

鏡質體作為大部分煤的主要組成，其性質影響煤的加工與利用。在中等變質程度的煤中，鏡質體在碳化過程中易表現出熔融性[22-23]，這種性質也影響了加氫和燃燒的過程及產物[24]。煤儲存時的氧化作用可導致煙煤中鏡質體熱塑性變差。鏡質體是天然氣的主要來源。

3 結構鏡質體(Telovitrinite)

3.1 結構鏡質體的術語來源和定義

1994年，ICCP引入該術語來描述具細胞結構的鏡質體，在反射白光下細胞結構明顯可見或不明顯[1]。“ICCP system 1994”將結構鏡質體定義為鏡質體亞組，由可見或不明顯的植物細胞結構的顯微組分組成[1]。

結構鏡質體亞組由鏡質結構體(Telinite)和膠質結構體(Collotelinite)組成，由于它們經歷不同地球化學凝膠化作用程度(鏡煤化程度)而易于鑒別。前者由易于鑒別的細胞壁構成，而后者基本上不顯結構，在切片中大致順層理展布，空間延展范圍較大[1]。

結構鏡質體的物理和化學性質見鏡質體、鏡質結構體、膠質結構體中的描述。

3.2 結構鏡質體的物質來源

結構鏡質體起源于由木質素和纖維素組成的草本和樹木植物的根、莖、樹皮和葉的薄壁和木質組織。pH值較低的酸性森林泥炭沼澤環境或潮濕的覆蓋有森林植被的高位沼澤環境，利于植物細胞組織保存，會導致煤中高含量的結構鏡質體[25]。低階煤中的結構鏡質體的前身是結構腐植體(Humotelinite)[1]。

所謂的假鏡質體是起源于類似的成煤植物。其反射率至少高于同一煤層的鏡質結構體和膠質結構體[25]。它的細胞結構明顯可見，具有弧形裂縫或鋸齒狀邊緣典型結構[1]，通常沒有黃鐵礦。

3.3 結構鏡質體的應用

燃燒過程中，該亞組易形成空心微球(cenosphere)。中階煤中的結構鏡質體在碳化過程中易熔融。高含量的假鏡質體會降低煤的熱塑性[1]。

3.4 鏡質結構體(Telinite)

3.4.1鏡質結構體的術語來源和定義

由Jongmans和Koopmans在1933年引入該術語，1935年ICCP在Heerlen的年會上接受該術語用于描述具有清晰的細胞結構的鏡質體層,ICCP 在1957年決定將鏡質結構體術語僅用于描述煤化了的、可識別的植物組織細胞壁[1]。“ICCP system 1994”將鏡質結構體定義為鏡質體顯組中結構鏡質體亞組的一個顯微組分，由具有基本完整植物組織并易于識別的細胞壁組成[1]。

鏡質結構體胞腔的大小、形狀和閉合程度取決于原始成煤植物物質和切片方向。盡管細胞形狀經常變化，但多為似球形或橢圓形(圖1)。由于細胞壁經受了凝膠化作用，很難觀察到細胞壁的內部結構，而這種內部結構在鏡質結構體的前身，即低階煤中的木質結構體和腐木質體中可以觀察到。少數鏡質結構體的胞腔是空的，但由于細胞壁的膨脹，胞腔多呈閉合狀，也可被其他顯微組分或礦物充填，胞腔充填物通常為樹脂體、團塊凝膠體、微粒體、黏土和碳酸鹽礦物(圖1)。細胞壁和胞腔充填物的反射色差別越大，細胞結構就越清晰。

隨煤階增高，鏡質結構體與其他鏡質體顯微組分光學性質趨同，而難以識別。化學浸蝕后所顯現的鏡質結構體稱為隱鏡質結構體。

真菌體的細胞壁不能稱為鏡質結構體，這主要是因為它們的成煤物質來源不同，與反射率的高低并沒有關系。

(a)鏡質結構體(t)，胞腔中充填黏土礦物，陜西子長三疊紀煙煤;(b)鏡質結構體，貴州汪家寨晚二疊世煙煤;(c)鏡質結構體，鏡質碎屑體(vd)和 惰質碎屑體(id)，貴州汪家寨晚二疊世煙煤;(d),(e)膠質結構體(ct)，貴州土城晚二疊世煙煤;(f)膠質碎屑體(cd)，貴州土城晚二疊世煙煤。圖1 煤中結構鏡質體和碎屑鏡質體Fig.1 Telovitrinite and Detrovitrinite in bituminous coals from China

3.4.2鏡質結構體的物理和化學性質

鏡質結構體的反射率往往不同于胞腔充填物，充填于胞腔的凝膠鏡質體的反射率高于相應的鏡質結構體，當充填物的反射率低于相應的鏡質結構體時，該充填物屬于樹脂體(類脂體)。鏡質結構體的熒光強度接近于或弱于伴生的膠質結構體的熒光。鏡質結構體的拋光硬度相對較軟，在拋光片中它不顯突起，但可能比同一樣品中的團塊凝膠體硬。

鏡質結構體的元素組成和芳香度與煤階密切相關，但很少有關于純鏡質結構體的化學組成的文獻報道。

3.4.3鏡質結構體的物質來源

鏡質結構體起源于由木質素和纖維素組成的草本和樹木植物的根、莖的薄壁和木質組織細胞壁。地球化學凝膠化作用(鏡煤化作用)可影響細胞壁。其前身是低階煤中的木質結構體和腐木質體。

3.4.4鏡質結構體的分布和應用

鏡質結構體廣泛分布于高揮發分煙煤中，其含量通常比膠質結構體低。高煤階煤中，僅當細胞腔充填礦物時，鏡質結構體才有可能明顯可辨。鏡質結構體的應用見3.5節膠質結構體部分。

3.5 膠質結構體(Collotelinite)

3.5.1膠質結構體的術語來源和定義

1994年ICCP引入此術語用于描述基本上均質的、結構差的鏡質體層，細胞結構可用浸蝕法揭示。“ICCP system 1994”對膠質結構體的定義是:它是鏡質體顯微組分組、結構鏡質體亞組中的一顯微組分，形態表現均一、基本上不顯結構。

在低階煤中，它可顯示斑塊結構或殘存細胞結構。采用化學浸蝕法使細胞結構細節得以增強后可見的細胞壁稱為隱鏡質結構體。膠質結構體依據其均質性而有別于膠質碎屑體。

3.5.2膠質結構體的物理和化學性質

膠質結構體的反射率值被廣泛用于測定煤階和沉積巖中有機質成熟度研究[1,26-27]。它的反射率通常比膠質碎屑體高出0～0.1%。

膠質結構體在很寬煤階范圍內(高揮發分煙煤到半無煙煤)具有熒光性[28-30]，TEICHMüLLER[31]、TEICHMüLLER和DURAND[32]的研究顯示，鏡質體熒光強度在其反射率Rr大約為0.5%時最小，在1.0%～1.1%最大(取決于激發波長和測試條件)，然后隨煤階增加而熒光強度降低。熒光光譜測定發現，隨著煤階的提升，最大波峰λ和紅綠商Q值向長波遷移[33]。KALKREUTH等[30]發現在膠質結構體反射率值很寬的范圍內均可以記錄其最大波峰λmax和紅綠商Q值。用波長為365 nm的藍光激發，從590 nm(高揮發分煙煤)到755 nm(中低揮發分煙煤)均可以獲得λmax值，Q值在1.15～3.60[1]。

TEICHMüLLER[31]認為鏡質體的熒光性是由類石油物的引起的。LIN等[28-29]指出，中階煤的鏡質體熒光是其內部分子結構的流動相引起的。流動相被認為是具有質子高活動性的小分子(熒光素)，而鏡質體內凝聚和交聯芳香結構被認為是不發熒光的[34]。

與其他鏡質體顯微組分比較，膠質結構體不顯突起。膠質結構體元素組成與其芳香度和煤階密切相關，芳香度增加可導致反射率增高。對純的膠質結構體的化學組成鮮有文獻報道。DAVIS等[27]報道了從膠質結構體提取物的組成。烷基萘和烷基酚是該顯微組分的主要芳香化合物。

3.5.3膠質結構體的物質來源

膠質結構體起源于由木質素和纖維素組成的草本和樹木植物的根、莖、樹皮和葉的薄壁和木質組織。由于這些成煤物質遭受了較強的地球化學凝膠化作用(鏡質化作用)，使細胞結構消失。膠質結構體的前身是低階煤中的腐木質體。在更高階煤中，膠質結構體也來源于結構鏡質體及其鏡質充填物。

3.5.4膠質結構體的分布和應用

膠質結構體通常在光亮煤中含量豐富，特別是鏡煤中，其次是亮煤。在沉積巖中，它是鏡質體的主要顯微組分，在炭質頁巖中常見，是III型干酪根成分。

膠質結構體是被廣泛用于確定煤階和沉積巖中有機質成熟度參數的顯微組分。從膠質結構體測得的反射率，可為古地溫、剝蝕量和與煤化作用相關的構造變形時間的研究提供基本參數。

在液化和焦化中，它是鏡質體的主要活性顯微組分。然而，鏡質體在焦化過程中表現出的活性僅局限于非常有限的鏡質體反射率范圍內(在0.8%～1.6%)，很少到2.0%[35-36]。在液化過程中，高揮發分中等煤化程度的煙煤具有轉化為液體和氣體產物的最佳轉化速率[37]。煤的氣化和燃燒反應性實驗表明，氣化的燃點溫度和燃燒過程的燃盡率直接和膠質結構體的反射率有關[38-41]。研究表明，膠質結構體的工藝性質與其熒光特性有關[42-44]。

在富集藻類或其降解產物的煤和沉積巖中，膠質結構體的反射率可能受到抑制而降低[45]。

4 碎屑鏡質體(Detrovitrinite)

4.1 碎屑鏡質體的術語來源和定義

1994年ICCP引用此術語來描述特殊的鏡質物質。“ICCP system 1994”對碎屑鏡質體的定義是:鏡質體組的亞組，由孤立或被無定形鏡質化物質膠結的鏡質化的植物殘骸碎屑組成。

此亞組有鏡質碎屑體和膠質碎屑體(表1)，前者是清晰可見的鏡質體顆粒，它們或孤立或被無定形鏡質物質或礦物膠結;后者是鏡質體的集合體或基質，由于凝膠化作用導致顆粒的邊界無法辨認。對那些可以辨別的獨立的碎屑鏡質體顆粒而言，如果是圓形碎屑，其最大直徑為10 μm，由細胞壁形成的長條形的碎屑，短軸應小于10 μm[1]。

4.2 碎屑鏡質體的物質來源和應用

鏡質碎屑體起源于經強烈分解的由木質素和纖維素組成的草本和樹木植物的根、莖、樹皮和葉的薄壁和木質組織。

通過化學和機械磨損作用，成煤植物的細胞結構可被分解。大量鏡質碎屑體的存在，表明細胞結構遭到高度破壞，尤其是富纖維素的草本植物。在泥炭堆積過程中，如果為中性或弱堿性的氧化條件，鏡質碎屑體的含量通常較高[1]。鏡質碎屑體的前身是低階煤中的腐植碎屑體。

中階煤燃燒時，鏡質碎屑體易形成空心微珠，焦化過程中會發生熔融。

4.3 鏡質碎屑體(Vitrodetrinite)

4.3.1鏡質碎屑體的術語來源和定義

1970年ICCP采用此術語描述鏡質體組中以小顆粒形式賦存的顯微組分。“ICCP system 1994”對鏡質碎屑體的定義是:它是鏡質體顯微組分組中的碎屑鏡質體亞組的顯微組分，以分散的不同形狀的小顆粒形式存在。由于鏡質碎屑體的反射色比惰質體暗，有時在顯微鏡下不易識別;但是當被非鏡質體物質或黏土礦物包圍時(圖1(c))，鏡質碎屑體更容易辨別。

圓形顆粒最大直徑小于10 μm，呈線狀的碎屑的短軸小于10 μm。離散狀的賦存形態是鑒別鏡質碎屑體的重要標志。

值得注意的是，賦存在具有結構的鏡質體中、長軸小于10 μm的團塊凝膠體不屬于鏡質碎屑體。

4.3.2鏡質碎屑體的物理和化學性質

在鏡質體反射率Rr為0.5%～1.4%的煤中，鏡質碎屑體與惰質碎屑體間的轉變可以是漸變過渡。隨煤階增加，如果沒有被惰質碎屑體包裹，難以將鏡質碎屑體從其他鏡質體顯微組分中區分出來。沉積巖中，尤其是頁巖中鏡質碎屑體的反射率可能略低于同等變質程度的煤中的鏡質碎屑體的反射率[45]。

如果被惰質碎屑體包裹，鏡質碎屑體的熒光強度與結構鏡質體顯微組分的熒光強度大致相同。如果沉積巖(如油頁巖)富含藻類體，鏡質碎屑體的熒光可能相對較強[45]。

鏡質碎屑體的拋光硬度相對較弱，相對于其他顯微組分和礦物，它具有弱的正突起或無突起，這和具有明顯突起的惰質碎屑體和類脂碎屑體有明顯區別。值得注意的是，當用鏡質碎屑體進行反射率測定時，把它與惰質碎屑體和類脂碎屑體區分很重要。

鏡質碎屑體的化學性質見2.3節鏡質體的化學性質部分。

4.3.3鏡質碎屑體的物質來源

鏡質碎屑體來源于經過強烈分解的由木質素和纖維素組成的草本和樹木植物的根、莖、樹皮和葉的薄壁和木質組織。它在搬運沉積前或在沉積后經歷了凝膠化作用。

4.3.4鏡質碎屑體的分布和應用

鏡質碎屑體是微鏡惰煤、微三合煤以及少數微暗煤的顯微煤巖類型的成分，其豐度和條帶狀不明顯的暗淡煤有關。沉積巖中，它與膠質結構體是III型干酪根的主要成分。

沉積巖中的鏡質碎屑體是生成天然氣的主要來源。鏡質碎屑體在煤中的行為性質和相對應的鏡質體顯微組分(即鏡質碎屑體前身的鏡質體顯微組分)基本相同。當遭受瀝青化作用導致其反射率受到抑制時，鏡質碎屑體的活性增加。

4.4 膠質碎屑體(Collodetrinite)

4.4.1膠質碎屑體的術語來源和定義

1994年ICCP引用該術語描述微亮煤、微三合煤和微鏡惰煤中的致密鏡質基質。“ICCP system 1994”對膠質碎屑體的定義是:它是鏡質體顯微組分組中碎屑鏡質體亞組的顯微組分，膠結其他煤成分的有時顯示斑狀結構的鏡質基質。

與膠質結構體相比，膠質碎屑體缺少結構的連續性，在垂直層理的方向上很少顯示層狀。它是由小于10 μm鏡質體顆粒與無定形鏡質物質組成的混合物。與其他鏡質體顯微組分相比，它含有更多的在普通顯微鏡下難以觀察到的亞微觀無機物。與鏡質碎屑體不同，由于較高的均質化作用，膠質碎屑體中的成分顆粒在光學顯微鏡下不能清晰地辨認，它在亞煙煤和高揮發分煙煤中具有斑雜的表面。在垂直于層理的拋光切片上，膠質碎屑體層顯示出不同厚度，而在平行于層理的切片上，表現出不規則的斑塊。在低階煤中，膠質碎屑體表面可略顯孔隙和內反射。隨煤階增高，膠質碎屑體和膠質結構體變得難以區別。無煙煤中的各顯微組分不像低、中階煤中的比較容易鑒別，但是當具有特征形態的鏡質體和惰質碎屑體相混雜時，可以此推斷膠質碎屑體的存在。

化學浸蝕后，可見碎屑基質的膠質碎屑體稱為隱鏡質碎屑體。

4.4.2膠質碎屑體的物理和化學性質

在鏡質體反射率為0.5%～1.4%的煤中，膠質碎屑體的反射率比同一煤樣中的膠質結構體低0.05%～0.10%。而后隨煤階增加，其反射率之間的差異消失。膠質碎屑體的各向異性與類脂體的顯微組分不同，因此，通過正交偏光觀察無煙煤，可以檢測到這些顯微組分是否存在。在沉積巖尤其是頁巖中，膠質碎屑體的反射率可能略低于相同煤階煤中膠質碎屑體的反射率。

膠質碎屑體的熒光顏色和強度取決于煤階及瀝青化(吸附類石油物質)作用。根據激發光源的波長和測試條件，在鏡質體反射率Rr為0.6%時，膠質碎屑體呈現熒光，到1.0%～1.2%時，熒光強度達到最大，然后迅速降低。熒光顏色從黃褐—紅橙—紅褐變化。其熒光強度比同一煤樣中的膠質結構體強。膠質碎屑體的熒光也受樣品中類脂體的影響，當膠質碎屑體與藻類體和角質體共伴生時的熒光強度強于它和孢子體共伴生的熒光強度。在沉積巖尤其是頁巖中，它的熒光強度比相同煤階的煤中的膠質碎屑體的熒光強[45-47]。

膠質碎屑體和膠質樹脂體的區別在于后者具有較高的熒光強度和不同的內部結構。暗色鏡質體比膠質碎屑體具有更強的熒光性[1]。

膠質碎屑體的拋光硬度較軟，光片中不顯突起。

膠質碎屑體的元素組成和芳香度和煤階密切相關。膠質碎屑體的光學性質表明它比同一樣品中的膠質結構體具有較高的氫含量，主要是因為膠質碎屑體具有較低的芳香度。

4.4.3膠質碎屑體的物質來源

膠質碎屑體來源于由木質素和纖維素組成的草本和樹木植物的根、莖、樹皮和葉的薄壁和木質組織。泥炭堆積的初始階段，原始植物組織因遭到強烈分解而破壞嚴重，小顆粒被泥炭內腐植凝膠膠結，隨后經地球化學凝膠化作用(鏡煤化作用)而被均質化。與富木質素的木質物相比，膠質碎屑體更多地來源于纖維素物質。膠質碎屑體的前身是低階煤中的細屑體和密屑體。

4.4.4膠質碎屑體的分布和應用

膠質碎屑體是許多煤中主要的鏡質體顯微組分，它出現在所有的硬煤中。它是微亮煤的主要成分，較少地出現在微鏡惰煤和微三合煤中，極少出現于微暗煤中。由膠質碎屑體組成的微鏡煤極少出現在古生代煤中。膠質碎屑體會偶爾出現在沉積巖中。膠質碎屑體是III型干酪根的組成部分。

膠質碎屑體是揮發份最高的鏡質體顯微組分，在碳化過程中首先生氣。它的瀝青含量會顯著影響煤的黏結性和煉焦性。在氫化過程中，膠質碎屑體對液化產物的貢獻相當大。燃燒過程中，它較早參與反應，比共伴生的類脂體更早脫氣和形成孔隙[26]。在低燃燒效率情況下，膠質碎屑體易形成炭球體。

5 凝膠鏡質體(Gelovitrinite)

5.1 凝膠鏡質體的術語來源和定義

1994年ICCP引入該術語描述起源于腐植溶液的凝膠物質的顯微組分亞組，該顯微組分亞組不限于特定的植物組織。“ICCP system 1994”對凝膠鏡質體的定義是:它屬于鏡質體組中的顯微組分亞組，由植物空隙中的鏡質凝膠物質充填物組成。

該亞組由團塊凝膠體和凝膠體組成。前者指原位成因的細胞腔鞣質充填物或單獨分布于煤和礦物基質中的孤立個體;后者指微裂隙、內生裂隙、或空隙中次生成因的均質充填物。其大小不等。

值得注意的是，同一樣品中的分散有機體的反射率低于它們周圍的膠質碎屑體，或一些鏡質結構體的胞腔充填物的反射率低于包圍它們的細胞壁時，它們不屬于凝膠鏡質體。

5.2 凝膠鏡質體的物質來源

凝膠鏡質體具有多種來源。一般來源于在植物組織分解和成巖作用過程中，植物細胞內的物質或植物組織本身形成的腐植流體，隨后以膠體凝膠方式在空洞中沉淀。

5.3 團塊凝膠體(Corpogelinite)

5.3.1團塊凝膠體的術語來源和定義

1994年ICCP引入此術語描述鏡質體組的一種顯微組分，為原地成因無結構的腐植胞腔充填物，或呈孤立的個體。“ICCP system 1994”對團塊凝膠體的定義如下:團塊凝膠體是鏡質體組中凝膠鏡質體亞組的顯微組分，它是相互分離均質團塊或均質的細胞充填物。

團塊凝膠體可原位沉淀于鏡質結構體內，或者呈不連續狀分布于植物組織降解的碎屑基質內。因此，團塊凝膠體可成群分布，也可以單獨個體出現。依據其方向，它的形態可呈球形、橢圓或拉長狀(圖2)，其尺寸大小不一。石炭紀煤中的團塊凝膠體(來源于座延羊齒屬植物)大小可達1～10 mm。它的輪廓通常是平滑的，也可呈棱角狀。值得一提的是，它可含有各種大小的氣泡。團塊凝膠體的典型特征是其反射率比與其共伴生的鏡質體顯微組分反射率高。化學浸蝕后可見或增強顯示包裹于膠質結構體和膠質碎屑體中的團塊凝膠體。

5.3.2團塊凝膠體的物理和化學性質

一般情況下，團塊凝膠體的顏色為淺灰色，其反射率比共伴生的膠質結構體和膠質碎屑體高。偶爾可見團塊凝膠體的邊緣反射率較低。團塊凝膠體無熒光，或熒光強度比共伴生的膠質結構體和膠質碎屑體弱。與其他共伴生的鏡質體顯微組分相比，具有突起。

由于難以獲得分析用的足夠的樣品量，其化學性質尚鮮有報道。然而，在特定煤階的煤中，團塊凝膠體可能是具有較低活性和含較低揮發分的鏡質體顯微組分。

5.3.3團塊凝膠體的物質來源

團塊凝膠體主要來源于細胞內部物質，部分來源于鞣酸類物質。它也可能來源于細胞壁分泌物，或者由腐植流體形成的植物組織中的次生充填物構成，該充填物隨后在泥炭化階段或煤化作用早期階段以凝膠形式沉淀。當團塊凝膠體出現于葉角質層和維管束組織的細胞充填物之間時，可以此推斷其植物親緣關系。

需要注意的是，晚中生代、新生代煙煤中和沉積巖中的團塊凝膠體起源于褐煤階段的團塊腐植體中的鞣質體。由于植物群落的差異性，較老地層中的團塊凝膠體未必源于鞣質體。

5.3.4團塊凝膠體的分布和應用

團塊凝膠體在所有的古生代煤中含量較少，多出現在鏡質體含量高的顯微煤巖類型中。團塊凝膠體在中生代(尤其是白堊紀)和新生代煤中比較常見。個體較大的團塊凝膠體較少出現在較年輕的煤中。由于其化學和物理性質穩定，它常出現于沉積巖中。它是III型干酪根組成部分。

團塊凝膠體的應用見2.6節鏡質體應用部分。

5.4 凝膠體(Gelinite)

5.4.1凝膠體的術語來源和定義

1971年ICCP用此術語來描述腐植組中的純凝膠成分。“ICCP system 1994”對其定義是:凝膠體是指鏡質體組中凝膠鏡質體亞組中的一顯微組分，由充填于裂隙和其他空隙中均質的、無結構充填物組成。

凝膠體為次生成因。它可以在煤層的微斷層中，以膠結糜棱化煤顆粒的基質形式出現，也可出現在真菌體、絲質體、半絲質體的細胞內(圖2(c))。大小及形態多樣，取決于它所充填的空隙結構。大的塊狀充填的凝膠體可顯示干燥裂紋。

5.4.2凝膠體的物理和化學性質

凝膠體的反射率比共伴生的其他鏡質體顯微組分略高。無結構的充填狀凝膠體可由具不同反射率的不連續條帶組成。凝膠體的熒光通常弱于膠質結構體和膠質碎屑體，或無熒光。與其他鏡質體顯微組分相比，凝膠體具有最低的突起。

凝膠體的化學性質見1.3節鏡質體的化學性質部分。

5.4.3凝膠體的物質來源、分布和應用

凝膠體起源于植物早期成巖的腐植凝膠或次生空隙充填沉淀膠體;也可由煤化作用晚期煤固結后的凝膠充填形成。低煤階凝膠體是中高煤階凝膠體的前身。

凝膠體是鏡質體組中最少見的顯微組分。凝膠體存在的煤層可能在煤化作用早期經歷了構造作用。空隙中的凝膠體可能和膠質樹脂體(Colloresinite)共伴生。在沉積巖中，當它與其他顯微組分相隔離時，不能被識別出來。凝膠體是III型干酪根的組成部分。

凝膠體的應用見2.3節鏡質體的化學性質部分。

6 結 語

與Stopes Heerlen煙煤顯微組分分類方案相比，“ICCP system 1994”對鏡質體的分類和命名變化較大。“ICCP system 1994”采用了顯微組分組、亞組和顯微組分分類方案，劃分亞組的主要依據是植物組織的破環(降解)程度，顯微組分之間的區分主要依據是凝膠化程度和(或)形貌特征。本文所用的相關中文術語盡可能精準表達英文原意，同時盡量符合中文表達的習慣，并避免一些不必要的誤用和誤解。“ICCP system 1994”將鏡質體顯微組分組劃分為3個亞組，即結構鏡質體亞組、碎屑鏡質體亞組和凝膠鏡質體亞組，它們分別進一步被劃分為2個顯微組分。結構鏡質體亞組包括鏡質結構體和膠質結構體，碎屑鏡質體亞組包括鏡質碎屑體和膠質碎屑體，凝膠鏡質體亞組包括團塊凝膠體和凝膠體。

致謝感謝Elsevier對發表于Fuel原文中對煤的顯微組分定義與分類解析的授權使用。