煤田火区烧变岩成岩机理与利用
发布时间：2021-01-19 21:09
烧变岩是一种在以煤田火区为主要环境背景的复杂条件下,受燃烧变质作用和气液变质作用等影响产生的变质岩类。目前研究多聚焦于死火区岩层的岩石性质及水文地质意义,而缺乏对活火区烧变岩利用体系的研究。为了促进对烧变岩的研究,以砂岩为例分析了烧变岩的矿物成分与呈色,总结了以烧变岩为媒介探测火区的方法及其局限性,最后讨论了烧变岩层的热能回收及资源化利用。结果表明:在活火区新生的烧变岩其矿物成分随温度变化明显,而颜色随温度上升主要由铁、锰氧化物控制;根据矿物特性及热特征,烧变岩可以作为对煤火的探测依据,但探测方法均存在缺陷;热特征也体现了烧变岩蕴含一定体量的热能,可进行回收利用,而冷却后的烧变岩也具有丰富的用途。
【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(15)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
烧变砂岩矿物演化
煤火为砂岩提供了强高温氧化的成岩环境。纯净的砂岩受到烘烤时几乎不发生颜色变化,仅从白色变为灰白状态;含染色物质的砂岩在煤火的高温及灼烧下,色泽趋向深色,常呈现紫红、棕、紫、黑四种色泽。Fe2O3·H2O未脱去结晶水时呈黄色,使烧变岩出现黄色的过渡态。岩浆与煤灰等混合生成灰色,如图3所示。主要着色矿物演化及其颜色,如图4、表3所示。紫色的成因较为复杂,推测:一是石英等矿物离子交代及部分矿物重结晶时吸收聚集原本应溶蚀、熔化而散失的紫色杂质;二是+3价态与+2价态的铁离子比例为1.6～3时,可呈现紫色,三是岩石成岩环境,强氧化状态时会使岩石成岩呈紫红色[21]。
燃烧煤层上覆的烧变岩体具有大量热能,类似于干热岩,但埋藏浅。以新疆三道坝火区为例,钻探所得起火点位置为70～200 m,远远小于干热岩的埋藏深度。而在灭火工程完成后,火区仍可以在低温地热资源水平维持。且煤田火区极易复燃,持续的热能提取有助于迟滞[22]甚至阻止煤层复燃发生。表3 烧变砂岩主要呈色矿物颜色Table 3 Color rendering of minerals of burnt sandstone 化合物名称 颜色 MnO 灰白→暗绿 MnO2 黑色 Mn2O3 棕黑 Mn3O4 黑色 FeS2 黄色 Fe2O3 红棕 Fe2O3·H2O 黄色 Fe3O4 黑色 FeCO3 白色
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同地质条件及地层下煤矸石理化性质的试验研究[J]. 邱继生,周云仙,关虓,侯博雯,王民煌. 科学技术与工程. 2019(21)
[2]黏土矿物材料在含铀废水处理中的应用研究进展[J]. 朱益萍,王学刚,聂世勇,王光辉,郭亚丹,李鹏. 水处理技术. 2019(07)
[3]塔里木盆地北缘塔里克地区砂岩型铀矿目的层成岩演化与铀成矿作用[J]. 杨彦波,聂逢君,张成勇,鲁克改,张鹏飞. 科学技术与工程. 2019(12)
[4]废弃烧结砖制备植被型渗蓄生态材料[J]. 胡明玉,陈露璐,徐旺敏,郑江,刘章君. 科学技术与工程. 2019(09)
[5]泥岩埋藏成岩过程中绿泥石的演化途径及意义[J]. 杜佳宗,蔡进功,谢忠怀,王学军. 高校地质学报. 2018(03)
[6]基于热模拟实验的泥页岩黏土矿物演化及成岩阶段划分[J]. 王飞腾,郭少斌,毛文静,彭艳霞. 科学技术与工程. 2018(12)
[7]煤中铵伊利石和高岭石热反应产物的物相差异[J]. 田思达,康志忠,禚玉群,方永旭. 煤炭转化. 2017(04)
[8]下庄铀矿田白水寨地区绿泥石特征及其地质意义[J]. 谭双,刘成东,李志文,梁良,金海飞. 科学技术与工程. 2017(14)
[9]基于热模拟实验的富有机质泥页岩成岩作用及演化特征[J]. 栾国强,董春梅,马存飞,林承焰,张津营,吕夏霏,Muhammad Aleem Zahid. 沉积学报. 2016(06)
[10]我国砂岩型铀矿分带特征研究现状及存在问题[J]. 付勇,魏帅超,金若时,李建国,奥琮. 地质学报. 2016(12)
博士论文
[1]基于重力热管换热的地下煤火治理与应用研究[D]. 苏贺涛.中国矿业大学 2018
[2]铝硅矿物的热行为及铝土矿石的热化学活化脱硅[D]. 李光辉.中南大学 2002
硕士论文
[1]实时高温作用下岩石力学特性实验研究[D]. 马阳升.中国矿业大学 2018
[2]高温高压下天然斜绿泥石的拉曼谱峰特征[D]. 谢超.中国地震局地震预测研究所 2010
本文编号：2987717
【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(15)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
烧变砂岩矿物演化
煤火为砂岩提供了强高温氧化的成岩环境。纯净的砂岩受到烘烤时几乎不发生颜色变化,仅从白色变为灰白状态;含染色物质的砂岩在煤火的高温及灼烧下,色泽趋向深色,常呈现紫红、棕、紫、黑四种色泽。Fe2O3·H2O未脱去结晶水时呈黄色,使烧变岩出现黄色的过渡态。岩浆与煤灰等混合生成灰色,如图3所示。主要着色矿物演化及其颜色,如图4、表3所示。紫色的成因较为复杂,推测:一是石英等矿物离子交代及部分矿物重结晶时吸收聚集原本应溶蚀、熔化而散失的紫色杂质;二是+3价态与+2价态的铁离子比例为1.6～3时,可呈现紫色,三是岩石成岩环境,强氧化状态时会使岩石成岩呈紫红色[21]。
燃烧煤层上覆的烧变岩体具有大量热能,类似于干热岩,但埋藏浅。以新疆三道坝火区为例,钻探所得起火点位置为70～200 m,远远小于干热岩的埋藏深度。而在灭火工程完成后,火区仍可以在低温地热资源水平维持。且煤田火区极易复燃,持续的热能提取有助于迟滞[22]甚至阻止煤层复燃发生。表3 烧变砂岩主要呈色矿物颜色Table 3 Color rendering of minerals of burnt sandstone 化合物名称 颜色 MnO 灰白→暗绿 MnO2 黑色 Mn2O3 棕黑 Mn3O4 黑色 FeS2 黄色 Fe2O3 红棕 Fe2O3·H2O 黄色 Fe3O4 黑色 FeCO3 白色
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同地质条件及地层下煤矸石理化性质的试验研究[J]. 邱继生,周云仙,关虓,侯博雯,王民煌. 科学技术与工程. 2019(21)
[2]黏土矿物材料在含铀废水处理中的应用研究进展[J]. 朱益萍,王学刚,聂世勇,王光辉,郭亚丹,李鹏. 水处理技术. 2019(07)
[3]塔里木盆地北缘塔里克地区砂岩型铀矿目的层成岩演化与铀成矿作用[J]. 杨彦波,聂逢君,张成勇,鲁克改,张鹏飞. 科学技术与工程. 2019(12)
[4]废弃烧结砖制备植被型渗蓄生态材料[J]. 胡明玉,陈露璐,徐旺敏,郑江,刘章君. 科学技术与工程. 2019(09)
[5]泥岩埋藏成岩过程中绿泥石的演化途径及意义[J]. 杜佳宗,蔡进功,谢忠怀,王学军. 高校地质学报. 2018(03)
[6]基于热模拟实验的泥页岩黏土矿物演化及成岩阶段划分[J]. 王飞腾,郭少斌,毛文静,彭艳霞. 科学技术与工程. 2018(12)
[7]煤中铵伊利石和高岭石热反应产物的物相差异[J]. 田思达,康志忠,禚玉群,方永旭. 煤炭转化. 2017(04)
[8]下庄铀矿田白水寨地区绿泥石特征及其地质意义[J]. 谭双,刘成东,李志文,梁良,金海飞. 科学技术与工程. 2017(14)
[9]基于热模拟实验的富有机质泥页岩成岩作用及演化特征[J]. 栾国强,董春梅,马存飞,林承焰,张津营,吕夏霏,Muhammad Aleem Zahid. 沉积学报. 2016(06)
[10]我国砂岩型铀矿分带特征研究现状及存在问题[J]. 付勇,魏帅超,金若时,李建国,奥琮. 地质学报. 2016(12)
博士论文
[1]基于重力热管换热的地下煤火治理与应用研究[D]. 苏贺涛.中国矿业大学 2018
[2]铝硅矿物的热行为及铝土矿石的热化学活化脱硅[D]. 李光辉.中南大学 2002
硕士论文
[1]实时高温作用下岩石力学特性实验研究[D]. 马阳升.中国矿业大学 2018
[2]高温高压下天然斜绿泥石的拉曼谱峰特征[D]. 谢超.中国地震局地震预测研究所 2010
本文编号：2987717
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