超无烟煤中石墨微晶产出状态与成因
发布时间：2021-04-10 07:49
超无烟煤（也称变质无烟煤）中广泛发育石墨微晶,为深入分析煤中石墨微晶产出特征及成因,以福建省永安煤田典型样品为例,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等测试方法,识别并分析煤中石墨微晶的光学性质、物质组成、晶体结构等特征,并探讨其成因。结果显示:石墨微晶主要产出于煤中微裂缝和空腔内,多数具有类似于石油焦的纤维状显微结构,可见气泡膜状结构;石墨微晶最大反射率为9.29%～10.83%,远远高于煤中原有显微组分;正交偏光加石膏试板观测条件下,石墨微晶呈现一级黄、二级蓝干涉色以及镶嵌状、区域状、纤维状等显微结构,局部定向性明显。扫描电镜加电子探针探测显示,石墨微晶多呈鳞片状并见流动状结构和气孔构造,同时显示出纯碳特点。高分辨率透射电镜观测到石墨微晶晶格条纹呈平直定向排列,选区电子衍射呈现典型的石墨晶格环斑模式。初步分析认为,煤中石墨微晶的碳质来源于高度熔融的（变）壳质组和富氢（变）镜质体,热源为侵入煤田周边及盆地底部的燕山期花岗岩,熔融含碳物质在孔缝空间内汇聚流动并在高温下脱除杂质元素,然后在强大岩浆侵位压力下结晶形成秩理性显著的石墨微晶;同时,也不排除渗出沥青质体再次活化形成研究区煤中石墨微...
【文章来源】：煤田地质与勘探. 2020,48(01)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
永安煤田地质简图
扫描电镜下，石墨微晶自然断面显微形貌呈鳞片状，形态不规则，沿一定方向叠加排列(图3a，图3b)，微晶尺寸多在微米级。充填于裂隙内的石墨微晶有流动状形态和气孔构造，可见气泡膜状结构(图3c，图3d)，是高温熔融及冷却结晶的标志。石墨微晶表面粘附形态不规则的细小颗粒集合体，同时石墨微晶表面伴生较多浸染状矿物，裂隙周边可见较多游离态的颗粒状矿物。微区EDS半定量分析表明，片层状石墨微晶以C元素为主体，未见H、N、S等有机元素的显示，存在的微量O元素可能与石墨微晶结构边缘或缺陷中含氧官能团有关；此外，石墨微晶上存在少量铝硅酸盐矿物，以富Si、Al元素为特征，为粘附在石墨微晶表面的黏土矿物(图3e—图3g)。炭质石墨化过程依次形成芳层、微柱、揉皱和平直的石墨结构，BSU由杂乱无章的涡层逐渐向规则有序的石墨层转变[16]。透射电镜下，石墨微晶表面平坦，边缘不规则(图4a)，放大后可见沿不同方向平直延展并部分重叠的石墨晶格条纹簇(图4b)，显示明显的局部定向性。选区电子衍射图案以弥散环状斑点为主，002和10散射环清晰可见(图4c)，散射环上局部集中的斑点状衍射揭示BSU存在择优取向，秩理化程度较强。观察倍数进一步增加，平直连续的层状石墨晶格条纹清晰可见(图4d—图4f)，长度普遍大于几十纳米，最长达500 nm。
炭质石墨化过程依次形成芳层、微柱、揉皱和平直的石墨结构，BSU由杂乱无章的涡层逐渐向规则有序的石墨层转变[16]。透射电镜下，石墨微晶表面平坦，边缘不规则(图4a)，放大后可见沿不同方向平直延展并部分重叠的石墨晶格条纹簇(图4b)，显示明显的局部定向性。选区电子衍射图案以弥散环状斑点为主，002和10散射环清晰可见(图4c)，散射环上局部集中的斑点状衍射揭示BSU存在择优取向，秩理化程度较强。观察倍数进一步增加，平直连续的层状石墨晶格条纹清晰可见(图4d—图4f)，长度普遍大于几十纳米，最长达500 nm。3.2 煤中石墨微晶产状和数量
【参考文献】：
期刊论文
[1]由石墨直接制备石墨烯的工艺研究进展[J]. 张岳,吕晓猛,慕晓刚,王煊军. 化工新型材料. 2018(03)
[2]地质勘查阶段煤系石墨与无烟煤的划分指标探究[J]. 董业绩,曹代勇,王路,张鹤,魏迎春. 煤田地质与勘探. 2018(01)
[3]中国东部中生代岩浆岩的时空分布及其与热液型铀矿的关系[J]. 巫建华,郭国林,郭佳磊,张旗,吴仁贵,余达淦. 岩石学报. 2017(05)
[4]煤系石墨矿产地质研究现状与重点方向[J]. 曹代勇,张鹤,董业绩,吴国强,宁树正,莫佳峰,李霞. 地学前缘. 2017(05)
[5]高变质无烟煤伴生微晶石墨鉴定与分析[J]. 任瑞晨,张乾伟,石倩倩,李彩霞,庞鹤,董伟. 煤炭学报. 2016(05)
[6]永安盆地晚古生代—中—新生代沉积构造环境演化特征[J]. 祖辅平,舒良树,李成. 地质论评. 2012(01)
[7]华南前泥盆纪构造演化:从华夏地块到加里东期造山带[J]. 舒良树. 高校地质学报. 2006(04)
[8]福建二叠系下统童子岩组沉积建造特征与找煤方向[J]. 黄农. 焦作工学院学报. 1998(01)
[9]煤基石墨微结构的高分辨电镜研究[J]. 郑辙. 矿物学报. 1991(03)
硕士论文
[1]永安超无烟煤显微组分及其光性演化[D]. 李久庆.中国矿业大学 2019
[2]无烟煤伴生石墨的石墨含量分析及其复合材料制备[D]. 褚伍波.中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所) 2018
本文编号：3129266
【文章来源】：煤田地质与勘探. 2020,48(01)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
永安煤田地质简图
扫描电镜下，石墨微晶自然断面显微形貌呈鳞片状，形态不规则，沿一定方向叠加排列(图3a，图3b)，微晶尺寸多在微米级。充填于裂隙内的石墨微晶有流动状形态和气孔构造，可见气泡膜状结构(图3c，图3d)，是高温熔融及冷却结晶的标志。石墨微晶表面粘附形态不规则的细小颗粒集合体，同时石墨微晶表面伴生较多浸染状矿物，裂隙周边可见较多游离态的颗粒状矿物。微区EDS半定量分析表明，片层状石墨微晶以C元素为主体，未见H、N、S等有机元素的显示，存在的微量O元素可能与石墨微晶结构边缘或缺陷中含氧官能团有关；此外，石墨微晶上存在少量铝硅酸盐矿物，以富Si、Al元素为特征，为粘附在石墨微晶表面的黏土矿物(图3e—图3g)。炭质石墨化过程依次形成芳层、微柱、揉皱和平直的石墨结构，BSU由杂乱无章的涡层逐渐向规则有序的石墨层转变[16]。透射电镜下，石墨微晶表面平坦，边缘不规则(图4a)，放大后可见沿不同方向平直延展并部分重叠的石墨晶格条纹簇(图4b)，显示明显的局部定向性。选区电子衍射图案以弥散环状斑点为主，002和10散射环清晰可见(图4c)，散射环上局部集中的斑点状衍射揭示BSU存在择优取向，秩理化程度较强。观察倍数进一步增加，平直连续的层状石墨晶格条纹清晰可见(图4d—图4f)，长度普遍大于几十纳米，最长达500 nm。
炭质石墨化过程依次形成芳层、微柱、揉皱和平直的石墨结构，BSU由杂乱无章的涡层逐渐向规则有序的石墨层转变[16]。透射电镜下，石墨微晶表面平坦，边缘不规则(图4a)，放大后可见沿不同方向平直延展并部分重叠的石墨晶格条纹簇(图4b)，显示明显的局部定向性。选区电子衍射图案以弥散环状斑点为主，002和10散射环清晰可见(图4c)，散射环上局部集中的斑点状衍射揭示BSU存在择优取向，秩理化程度较强。观察倍数进一步增加，平直连续的层状石墨晶格条纹清晰可见(图4d—图4f)，长度普遍大于几十纳米，最长达500 nm。3.2 煤中石墨微晶产状和数量
【参考文献】：
期刊论文
[1]由石墨直接制备石墨烯的工艺研究进展[J]. 张岳,吕晓猛,慕晓刚,王煊军. 化工新型材料. 2018(03)
[2]地质勘查阶段煤系石墨与无烟煤的划分指标探究[J]. 董业绩,曹代勇,王路,张鹤,魏迎春. 煤田地质与勘探. 2018(01)
[3]中国东部中生代岩浆岩的时空分布及其与热液型铀矿的关系[J]. 巫建华,郭国林,郭佳磊,张旗,吴仁贵,余达淦. 岩石学报. 2017(05)
[4]煤系石墨矿产地质研究现状与重点方向[J]. 曹代勇,张鹤,董业绩,吴国强,宁树正,莫佳峰,李霞. 地学前缘. 2017(05)
[5]高变质无烟煤伴生微晶石墨鉴定与分析[J]. 任瑞晨,张乾伟,石倩倩,李彩霞,庞鹤,董伟. 煤炭学报. 2016(05)
[6]永安盆地晚古生代—中—新生代沉积构造环境演化特征[J]. 祖辅平,舒良树,李成. 地质论评. 2012(01)
[7]华南前泥盆纪构造演化:从华夏地块到加里东期造山带[J]. 舒良树. 高校地质学报. 2006(04)
[8]福建二叠系下统童子岩组沉积建造特征与找煤方向[J]. 黄农. 焦作工学院学报. 1998(01)
[9]煤基石墨微结构的高分辨电镜研究[J]. 郑辙. 矿物学报. 1991(03)
硕士论文
[1]永安超无烟煤显微组分及其光性演化[D]. 李久庆.中国矿业大学 2019
[2]无烟煤伴生石墨的石墨含量分析及其复合材料制备[D]. 褚伍波.中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所) 2018
本文编号：3129266
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