沉积岩石学课件

第九章其它沉积岩除碎屑岩、火山碎屑岩和碳酸盐岩外，其它沉积岩类，如蒸发岩、硅质岩、煤岩、油页岩、铁岩、锰岩、铝土岩、磷酸盐岩等也较为常见。下面我们学习与专业关系较为亲热的前四种。第一节蒸发岩一、概述(一)定义蒸发岩又称盐岩，是指由含盐度较高的溶液或卤水，通过蒸发作用形成的化学沉积岩。蒸发岩不包括某些和蒸发作用有关的碳酸盐岩，如白云岩、钙质层和石灰华等。(二)蒸发岩的化学组成和主要矿物成分化学组成蒸发岩的化学组成主要是K、Na、Ca、Mg的氯化物、硫酸盐，其次为它们的硼酸盐K、Na的硝酸盐等。主要矿物成份氯化物：石盐(NaCI)、钾盐(KCI)、光卤石(KCl•MgCb•6H2O);氯化物硫酸盐：钾盐镁矶(KCI-MgSO4-3H2O);硫酸盐：无水钾镁矶(K2SO4•2MgSO4)、钾钠芒硝(K2SO4•Na2SO4)、杂卤石(2CaSC4-K2SO4-MgSO4-2H2O)、无水芒硝(Na2SO4)、芒硝(Na2SO4•IOH2O)、泻利盐(MgSO4-7H2O)、石膏(CaSO-2H2O)、硬石膏(CaSO4、等；碳酸盐：水碱(即苏打，Na2CO3-HzO)、自然碱(Na2CO3•NaHCO3)；硼酸盐：硼砂(Na2B4O7•10H2O)、钠硼钙石(NaCaB5O4•8H2O)、柱硼镁石(MgB2O4•3H2O)等。此外，还有粘土、白云石、菱镁矿、菱铁矿、赤铁矿、天青石、绿泥石、云母、石英、长石等混入物。1•海水蒸发矿物的生成挨次35Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Cl-、SO42-，相应地，构成海水蒸发矿物的主要组分是Na、Mg、K、Ca的氯化物和硫酸盐。海水蒸发时，可溶盐按溶解度从小到大的挨次依次沉淀形成矿物， 因此,矿物类型可反映其生成时海水盐度的凹凸。总的来说蒸发矿物的结晶挨次分为六个阶段:碳酸盐一石膏阶段石盐沉积阶段

海水盐度稍高就开头沉淀;海水浓缩％26%;石盐、硫酸盐、镁盐阶段钾、镁盐沉积阶段

31〜32%;33〜34%;光卤石沉积阶段水氯镁石沉积阶段2.内陆湖盆蒸发矿物的生成规律

35%;海水盐度增至共结点(？)大陆水的主要组分是CO32-、HC03-、SO42-、CI-、CaFSMg2+、Na+、K+,由于湖盆所处地理位置、地质条件、气候条件和补给条件的不同，大陆水的矿化度和化学组成有很大差异。就化学成分而言，湖盆水体可分为碳酸盐型、硫酸盐型和氯化物型三种卤水，不同类型的湖水，浓缩后形成的蒸发矿物及其组合特征各不一样。1•构造蒸发岩的构造按成因可分为原生构造和次生构造。(1)原生构造原生构造有化学沉淀的结晶粒状构造和机械沉积的粒屑构造。(2)次生构造次生构造则有斑状变晶构造、交代构造、搓碎构造、塑性形变构造等。2.构造蒸发岩的构造也可按成因分为原生的和次生的两种。(1)原生构造是当盐岩从溶液中沉淀出时形成的，如致密块状构造、微层状构造、条带状构造，以及波痕、穿插层理、粒序层理等。次生构造则是在盐岩形成之后形成的，如由地表水侵蚀成的网状构造、泉华构造,由构造运动所造成的角砾状构造、皱纹状构造，以及由风化淋滤作用所形成的多孔状构造等。二、主要岩石类型蒸发岩按矿物成份可分为石膏一硬石膏岩、石盐岩和钾镁质岩等。石膏和硬石膏主要组成单矿物岩石，有时组成石膏一硬石膏岩或硬石膏—石膏混合岩。常见的混入物有白云石、石盐、天青石、黄铁矿、蛋白石、玉髓、石英等。在陆相石膏岩内往往有大量砂质一粉砂质和粘土质混入物。石膏一硬石膏岩具有粗粒的结晶粒状构造。在构造上常发育有很好的纹层状构造，有时具有穿插层理。此外，石膏和硬石膏还常呈结核状消灭，而这种结核状的硬石膏反映了潮上带或沙漠干盐湖的成因特点。一般认为从浓缩卤水中沉淀的原生硫酸钙矿物是石膏，即在30C海水含盐度提高倍，石膏就开头沉淀；在42C硬石膏。在成岩阶段，石膏往往向硬石膏转化。依据试验资料，石

80°C〜90°C150CP-硬石膏，体积缩小8〜39%。假设3C/100m14C4500m时，石膏就全部转变成硬石膏，体积缩小，产生晶间孔，能为深层自然气供给储集空间。东营凹陷深层4200米四周的硬石膏有丰富的晶间孔和晶间缝，并在其中见到了荧光显示，说明其中有烃类分布。而大量的勘探时间证明，硬石膏岩作为有效的盖层一般埋深小于2500100C-硬石膏了。〔二〕石盐岩又称岩盐。主要矿物是石盐，常混有少量的氯化物、硫酸盐、粘土、有机质和铁质等。岩盐一般呈块状，结晶粒状构造，岩盐中常可见纹层状构造以及共生的石膏、硬石膏互层。岩盐可以沉积在海岸和内陆盐沼中，也可以形成于浅水到深水的湖泊和海相盆地中。我国四川震旦系有的世界上最古老的石盐层，厚度在垩、其次纪和第四纪盐湖都盛产岩盐。

200〔三〕钾镁盐岩〔自学〕主要由溶解度大的盐类矿物，如钾盐、光卤石、杂卤石、硫镁矶、无水钾镁矶和泻利盐组成。它们是在海水蒸发作用的最终阶段沉淀的，因此往往产在蒸发旋回的顶部，一般厚度不大。由于它们具有易溶性，在成岩阶段当与其剩余卤水或淡的地下水接触，会导致矿物成分的变化，有可能最终沉淀的矿物组合不同于原生的矿物组合。〔四〕自然卤水〔自学〕是产于地下的盐类溶液。原生卤水是保存在地层中的古代剩余海水和盐湖水，又叫“封存水”。次生卤水是古代盐岩或含盐岩石经地下水溶解后存储在地层中的一种卤水。NaCI、MgCl2、CaCb、CaSO4。在有深大断裂贯穿老地层的状况下，古老地层中的卤水会成为深水盐湖的盐类来源。三、蒸发岩的成因蒸发岩成因的争论可以追溯到19世纪。一百多年来，人们相继提出了许多成因理论和假说，如砂坝说〔 1877〕、多级海盆说〔1915〜1955〕、回流说〔1947〜1965〕、潮上盐沼说或“萨巴哈说”〔1955〜1971〕、深水蒸发沉积说〔1855〜1970〕、干化盆地说〔这里仅选择几种简介如下。

1972〕、大陆说或沙漠说、风成说等。〔一〕砂坝成盐说1877年奥克谢尼厄斯〔OchseniuS提出“砂坝说”来解释巨厚的盐类沉积问题。他认为盐类矿物是在与广海隔离的泻湖中蒸发形成的。处于海湾或泻湖与广海之间的砂坝，一方面起着使海湾或泻湖水体不断蒸发而浓缩的作用，同时又让海水从其顶部不断流入补给，从而导致各种盐类按溶解度大小先后发生沉淀。实际上，起屏障作用的除了砂坝外，还有构造隆起、生物礁和火山堤等。〔二〕深水蒸发说持这一观点的人认为成盐作用不肯定需要泻湖环境。在海洋中，由于表面猛烈蒸发作用可以产生浓缩卤水，这种外表浓缩卤水由于密度大而下沉,在闭塞的海盆地深处聚拢起来，最终可形成盐类沉积。〔三〕干化深盆说1972年，许靖华提出“干化深盆地说”，他用枯槁和海水注入相交替的观点，解释地中海蒸发岩的形成。据许的观点，在晚中世时，地中海曾与大西洋分别，形成一个沙漠盆地。地中海蒸发岩就是形成于低于海平面数千米的盆地内的浅卤水池或盐滩上。当深盆地被海水布满时，形成深水沉积,枯槁时形成浅水蒸发岩。这种蒸发岩的特征是浅水蒸发岩与深水页岩、浊积岩共生。在空间关系上呈牛眼式分布〔画图〕。这是由于封闭的深盆地在干化过程中发生分异作用，导致盐类依次沉淀。碳酸盐和硫酸盐沉积在盆地的边缘，盆地中心则沉积石盐和钾盐。〔四〕深水成因盐湖在湖相沉积中也可以形成蒸发岩。一般认为湖相蒸发岩是干热气候浅水蒸发环境的产物。但近年来对渤海湾一些次级凹陷沙河街组蒸发岩地层的研究说明：湖相蒸发岩可以形成于半干旱半潮湿的深水环境。代表是东濮凹陷沙二段盐湖和东营凹陷沙四上亚段盐湖。古老地层中的卤水沿深大断裂进入湖盆成为盐类沉积的物质根底。特点是盐岩分布范围明显受断裂发育带掌握,盐岩与深水正常沉积共生。四、蒸发岩与油气的关系80年月以来，有不少学者还提出了蒸发岩地层的生油力量和硬石膏岩的储集性能。〔一〕盐层与油气层的分布规律依据统计资料，在油、盐共生的盆地中，有46%的盆地的油气层产于盐系地层之下，41%的盆地的油气层分布在盐层之上，13%的盆地的油气层在盐系地层之间。我国东部下第三系断陷湖盆广泛发育有蒸发岩地层，蒸发岩具有多韵律多旋回的特点，单层厚度小，与碎屑岩或碳酸盐岩成频繁互层；其发育的层位与生油岩形成的层位共存，并且与油气无论是在地层剖面上还是在平面上都共存。〔二〕蒸发岩和油气生成盐度增高，既可以造成很多生物种属的绝灭，也可以为某些狭盐类生物供给丰富的养料而使之大量生殖；Enos〔1983〕认为，全世未经压实的蒸发岩中有机质含量高达15%2%5%之间，与其它类型的烃源岩相比较，其有机碳含量比较可观，可与同时沉积的暗色泥岩一起作为烃源岩。例如美国西北部的帕拉多克斯盆地和绿河盆地蒸发岩就是良好的油气烃源岩〔雷怀彦, 1996〕。〔三〕蒸发岩对油气运移的影响卤水进入沉积物，促使烃类排出进入渗透层，位于渗透层之上的蒸发岩盖层掌握着油气的二次运移，使之只能侧向运移。〔四〕蒸发岩对油气储集层的封隔及其对油气的储集性能膏盐层在中浅层致密，可以作为良好的油气盖层，也可以在经受了高温成岩作用后〔100~150C3000~4500m〕成为深层油气的储层。〔五〕蒸发岩对油气圈闭的影响在蒸发岩沉积厚度大的地区，由于差异压实作用，岩石可发生塑性向上流淌，转变上覆岩层的产状从而形成各种类型的构造圈闭、岩性圈闭、地层圈闭等。东营凹陷深层沙四段蒸发岩地层系深水成因，与油气有亲热关系，既可能作为油气烃源岩，也可成为深层油气的有效储层。这是对深层蒸发岩的生疏，但对其油气生、储性能的机理和普遍意义等方面还有待于深入争论。蒸发岩的多种成因和硬石膏岩的封盖性、储集性反映了深刻而又平凡的哲学道理：事物是进展变化的，并非一成不变，也没有方之四海而皆准的成因规律。其次节硅岩一、概述〔一〕定义硅岩是指由化学作用、生物作用、生物化学作用以及某些火山作用所形成的富含SiO2〔7080%〕的岩石，也包括在盆地内经机械裂开作用再沉积的硅质岩，但不包括陆源石英碎屑经搬运、沉积而成的石英砂岩和沉积石英岩。有人也称硅岩为硅质岩。在欧美文献中，大多把固结的硅岩统称为燧石,然后在燧石名称前冠以能反映岩石产状、成分及构造和构造特征的附加名称,如硅藻质燧石、鲕状燧石、结核状燧石、层状燧石等。〔二〕硅岩的矿物成分硅岩的矿物成分主要有各种类型的蛋白石、结晶质的玉髓和自生石英。此外，还有粘土矿物、碳酸盐矿物和氧化铁等，有些硅岩可有绿泥石、沸石、黄铁矿、有机质等混入。〔三〕硅岩的构造和构造硅岩可以有非晶质的胶状构造、隐晶构造、微粒构造、生物构造以及粒屑构造，还可见各种交代剩余构造。硅岩可以单独成层，也可以呈薄层、透镜体、条带状或各种外形的结核夹于其它岩石〔常为碳酸盐岩〕中。〔四〕硅岩的颜色硅岩的颜色随杂质而异，常呈灰色、灰黑色，也有灰白色、灰绿色和红色。〔五〕其它硅岩在沉积岩系中的分布仅次于粘土岩、碎屑岩和碳酸盐岩，居第四位。硅岩岩性坚硬、性脆，化学性质稳定，抗风化力量强，与其它岩类共生时，常突出于风化面之上。二、硅岩的分类及主要岩石类型〔一〕分类硅岩的分类方案也较多，目前尚未全都。一般承受以下原则:1•按产状分类：层状的、结核状的、条带状的硅岩等;按矿物成分分类：蛋白石质的、玉髓质的、石英质的硅岩;按岩石共生组合关系分类：与碳酸盐岩共生的，与页岩或铁岩共生的硅岩等;按成因分类：生物成因的、无机成因的、交代成因的硅岩等。成因一构造一成分综合分类的方案目前，多趋向于承受成因一构造一成份综合分类的方案:首先按成因分为有机成因〔包括生物成因、生物化学成因〕 、无机化学成因、机械成因、交代成因几类。依据主要构造特征分为生物构造、非晶质构造、隐晶一微晶质构造、微晶质构造、纤维状构造、内碎屑构造、鲕粒构造、交代构造、交代剩余结构等。再依据主要矿物成份和组分划分。最终定名为硅藻岩、海绵岩、放射虫岩、藻叠层石硅岩、藻粒硅岩、蛋白土〔岩〕、燧石、层状燧石、碧玉岩、硅华、内碎屑硅岩、鲕状硅岩等。〔二〕主要岩石类型硅藻岩〔硅藻土〕主要由硅藻遗体〔硅藻壳，成份为蛋白石〕〔含量大于50%〕组成。硅藻是一种生活在海、湖盆地中的微体硅质生物，个体一般小于。硅藻种类可达数千种，其形态因藻壳构造不同可呈圆筛状、蛛网状、舟状、月状、三角状、方形等。硅藻壳上的微孔多呈规章排列。硅藻岩中还可有少量放射虫及海绵骨针，有时含粘土矿物、碳酸盐矿物、海绿石、碎屑石英和云母等混入物，当粘土含量大于 50%时，过渡为硅藻粘土。硅藻土质纯者呈白色。但常被铁质或有机质染成黄色甚至是暗灰色或黑色。岩石外貌呈土状，构造疏松，质软而轻，比重只有〜。孔隙度很高，吸水性强，可粘舌。在显微镜下具有生物构造，一般层理不明显，有时可见水平层理。在中、高纬度的现代海洋中，广泛分布有硅藻软泥。大陆湖泊中也有。古代硅藻土大局部产于第三纪和第四纪沉积中，个别见于白垩纪地层中，而更古老的硅藻土均已次生变化为板状硅藻土或蛋白石。山东临朐县山旺地区中统的硅藻土呈灰黑色与灰白色相间的水平带状层理，经风化和失水后，薄如纸状的硅藻土翘起而似秀丽的翻卷书页，故有“万卷书”之称，其中的动、植物化石说明其属于大陆湖泊沉积。海绵岩〔自学〕主要成分为硅质海绵骨针，其成份多为蛋白石，有时为玉髓。在古代岩石中还可见少量放射虫和钙质介壳，并有粘土矿物、海绿石、粉砂等混入物。海绵岩外貌呈细粒状，淡灰绿色或黑色，有坚硬的和疏松的两种。前者致密，不透水，海绵骨针由不同比例的蛋白石、方英石、玉髓和石英胶结而成。疏松者少见，只在个别地区的第三纪沉积中见到。现代硅质海绵软泥少见，只在北方海洋中见到，其中海绵骨针含量为20〜40%。古代海绵岩常见于生代沉积中。3放射虫岩〔自学〕主要由放射虫〔海洋浮游生物〕的壳体组成，矿物成份为蛋白石和玉髓。常含硅藻、海绵骨针，少见钙质生物遗骸。较老岩层中的矿物成份〔蛋白石、玉髓〕多已重结晶为微晶石英。岩石多为深灰色，也有红色和黑色。常为薄层状，致密坚硬，常与泥页岩共生。较疏松的放射虫岩见于白垩纪和第三纪沉积中。坚硬的放射虫岩多见于古生代和中生代的地槽沉积中。藻叠层硅岩〔层状藻叠层燧石岩〕〔自学〕藻叠层硅岩中的藻叠层与碳酸盐岩中的叠层石一样，宏观呈层状、柱状和锥状等，形态多样，大小不一。根本层分别由暗色硅质和浅色硅质两局部组成，矿物成份主要是玉髓。暗色层富有机质，具有藻迹微构造。有时根本层由碳酸盐岩和硅岩分别组成，有时也见两种不同矿物成份根本层相互交代现象。我国北方震旦亚界常见呈层状分布的硅质叠层石。燧石岩〔自学〕是最常见的一种硅岩，主要由微晶石英和玉髓组成，常混有粘土、碳酸盐矿物、有机质或少量的生物遗体。岩石致密坚硬，具有贝壳状断口。颜色因含杂质不同而多变，常见灰色和黑色，也有灰绿色、黄色、玫瑰红色、白色等。显微镜下，纯洁的燧石是物色的微晶石英集合体，通常杂质含量小于5%。从宏观上观看，燧石岩可形成于三种不同类型的地层单元和大地构造环境:①形成于碳酸盐岩中的燧石结核；②形成于地槽中的层状燧石；③形成于超盐度湖泊环境中的燧石。1%。碧玉岩和硅质板岩〔自学〕是层状燧石的一类特别变种。氧化铁含量可大于 5%,主要由自生石英和玉髓组成，也可有方解石、菱锰矿、黄铁矿、绿泥石、粘土矿物、云母和有机质等。碧玉岩常为隐晶质或胶状构造，颜色有红色、绿色、灰黄色、灰黑色等,有时呈斑块状。岩石致密坚硬，具有贝壳状断口。主要分布于地槽区，与火山岩系共生，形成巨厚的碧玉岩建筑。与大规模铁矿伴生的含铁石英岩建筑也有碧玉岩产出。硅质板岩与碧玉岩的区分是含有较多的粘土矿物，并常有很薄的层理。7、硅华〔自学〕是一种典型的化学成因的硅岩，惩形成于火山作用后期温泉喷出地表处。SiO2含量不定，常有各种混入物，除了较多的AI2O3以外，还可由其它元素。8.鲕粒硅岩〔自学〕具有鲕粒构造。鲕粒主要由隐晶一微晶石英组成，或主要由玉髓组成,常呈放射球粒构造，具有核心及同心层，胶结物为微一细晶石英或玉髓，并呈栉壳装围绕鲕粒生长。野外呈稳定层状，常见斜层理及穿插层理。鲕粒硅岩广泛见于华北中、上元古界燧石一碳酸盐岩岩系中，有时也见有交代构造。云南昭通下石炭统的煤系中也有此种岩石。三、硅岩的成因硅岩是一种矿物成份简洁的岩石，但对其成因目前尚未有统一生疏。归纳起来有有机和无机成因两大类观点，包括一般的化学沉积作用、生物作用及生物化学作用和成岩作用中的硅的富集交代作用。〔一〕无机化学成因〔自学〕由无机化学成因形成硅岩的机理大体有以下三种模式:1•海洋模式:SiO2浓缩沉淀。湖泊模式:包括干盐湖和淡水内陆湖相模式，咸水湖中的SiO22700ppm,由于蒸发作用使非晶质SiO2先形成硅酸钠凝胶〔NaSi7Oi3〔OH〕3•3H2O〕的沉积，经长期脱水，脱钠而转变成燧石。在马加迪底的更世沉积中，就有大量的这种燧石和结核层。火山喷发沉积模式火山喷发沉积物质经海底风华作用而分解出大量的 SiO2，到达或高于饱和度〔100120mg/l〕后沉淀而成。过去常用此模式解释碧玉岩的成因。〔二〕生物或生物化学成因〔自学〕该模式和观点，进十年来已经日益受到人们的重视。其证据之一是在古老沉积岩，如前寒武地层中，不断觉察生命的遗迹，如类菌、类藻、古抱子等生物化石。其二，已经觉察不少硅岩是由硅藻、硅质海绵骨针或放射虫等生物骨壳组成。其三，已经查明现代海洋有不少硅质生物软泥分布。其四,无论在古代还是硅质沉积岩，还是在近代硅质沉积物中，都觉察了碳质、氨基酸及烃类等有机质。生物或生物化学成因的硅质沉积作用有直接和间接两种方式:上述硅质生物遗体的直接积存。如硅质叠层石的沉积方式：低等的菌、藻类通过光合作用分泌粘液鞘物质,捕获和粘结SiO2胶体质点，或通过光合作用转变水介质的物理化学条件〔pH值〕SiO2沉淀。这种作用已经被前寒武系硅质叠层石的亮暗根本层形态特征及其中的藻迹微细构造所证明。交代作用自然界中，结核状或条带状燧石与碳酸盐岩或粘土岩共生的现象是极为常见的。这类燧石的成因多数人认为是由SiO2在成岩过程中，发生分散和交代而成的。碳酸盐沉积物中有机质的分解，往往造成局部的pHSiO2的沉淀分散。当在消灭pH值、TSiO2SiO2CaCO3的有利条件，从而在石灰岩中形成燧石结核透镜体，其交代作用用下式表示：CaCO3+H2O+CO2+H4SiO4=SiO2+Ca2++2HCO3-+2H2O因此，产于碳酸盐岩中的燧石有明显的成岩交代的证据:〔1〕燧石中保有原岩的组分、构造和构造，例如石灰岩中的燧石结核常含有未交代的碳酸盐剩余颗粒、基质以及鲕粒和内碎屑构造和叠层、层理等构造。保持原来石灰岩中一些钙质生物的形态和内部特征。燧石中含有白云石晶体剩余。结核与石灰岩的接触面呈缝合线状。硅质结核往往分布于裂隙面上呈不规章形态，没有肯定层位。除了上述成因以外，还有机械沉积成因的形成方式，如鲕粒硅岩、内碎屑硅岩的成因中，机械作用就占主导作用。其次节煤和油页岩一、概述煤和油页岩属可燃生物岩。由于经济价值很大所以也常称为“可燃生物矿产”，也可称为“可燃有机岩”或“可燃有机矿产”。我国是世界上用煤最早的国家。两千五、六百年前的《山海经》中称之为“石涅”，并有几处提到它的产地，这些产地都是现今煤田的所在地。在西汉，我国已经用煤冶铁。宋元时期，我国人民生活燃料已经普遍用煤，这使当时在我国的意大利人马可•波罗大为惊异，并将其记载在他的游记中。到明代在李时珍的《本草纲目》中已经正式使用“煤”和“煤炭”这些名称了。煤的经济价值很大，常称作“工业的粮食”，是重要的能源之一，煤还是重要的冶金和化工原料。假设对煤加以合理的综合利用，则其价值将比单纯地将其作为燃料使用要高出很多倍。我国煤炭资源格外丰富，是世界上产煤大国之一。但我国现在煤炭资源的勘探、开发和综合利用水平，还是很不够的。油页岩是重要的人造石油原料及化工原料，其经济价值很大。石油和自然气也是可燃有机矿产，它们是液态和气态的。另有专业课程进展特地介绍，我们在此只表达固态的煤与油页岩的一些根本学问。二、煤(一)煤的性质煤的显微组分煤作为一种岩石，可由几种性质不同的显微组分组成，这些显微组分相当于岩石学中的“造岩矿物”，煤则相当于“岩石”。对煤的显微组分，其划分方案很多，这里只介绍常用的一种。镜质组主要由高等植物的木质和纤维素经凝胶化作用，形成以腐殖酸和沥青质为主要成分的凝胶化物质，再经煤化作用形成的一种富氧的煤的显微组分。可包括构造镜质体(构造凝胶体)、碎屑镜质体、无构造镜质体等组分。惰质组也称丝质组，指包括微粒体、粗粒体、半丝质体、丝质体、菌类体和碎屑惰质体等一组富含碳、反射率比镜质体高的显微组分壳质组指源于植物的抱子、角质层、木栓、树脂、蜡、脂肪和油，包括抱子体、角质体、树脂体、木栓体、藻类体及碎屑壳质体等一组富含氢、反射率比镜质组低的显微组分组。煤的物理性质煤的物理性质是鉴别各种煤类型，尤其是各种变质煤类型的重要依据。(1)颜色褐煤呈褐黑色或暗黑色；低变质烟煤呈兰黑色，并带有淡褐色的色调;中变质烟煤呈黑色；高变质烟煤呈黑色，并带有钢灰色颜色；无烟煤呈钢灰色；腐泥煤颜色多变，有深灰色、浅黄色、褐色、灰绿色。黑色等，但通常为黑色。条痕褐煤为褐色；低变质烟煤和中变质烟煤为深褐色到褐黑色；高变质烟煤为黑色，略带褐色；无烟煤为褐色、深灰色；腐泥煤有时为黄色，有时为褐色。光泽烟煤变质程度越高，其光泽越强。相对密度煤的相对密度变化很大，这与煤的类型、杂质含量等有关。一般随着变质程度加强，其相对密度增高。有时依据其相对密度就能大体将腐泥煤和腐植煤分开。(5)硬度以矿物学上的摩氏硬度为准，泥炭和褐煤的硬度最小，为4。

2；无烟煤断口腐泥煤和无烟煤比较均一，呈贝壳状断口；其它的烟煤多呈不平坦状、阶梯状、棱角状断口等。裂隙①内生裂隙往往与煤的层理垂直，裂隙面平坦。裂隙不穿过整个标本,光亮型煤的内生裂隙最发育。②外生裂隙是由于外力引起的，往往穿过整个标本，裂隙面不规章,长有擦痕伴生，裂隙常与层理斜交。依据煤的这些物理性质，可以在野外工作阶段，用肉眼鉴定方法把煤的一些主要类型大致鉴别出来。这是煤岩学中最根本的学问和方法。煤的化学性质是由工业分析方法和元素分析法测得的。工业分析只要测定煤的水分、灰分、挥发分、固定碳这四种化学组分，有时也测定煤的粘结性和发热量等性质。①煤中都有水。水有外在水、内在水和结晶水之分。水分对煤的储存、运输和加工利用等都是不利的。②煤的灰分是指煤完全燃烧后剩余下来的残渣，主要由煤中各种矿物质组成。灰分固然是影响煤质量的不利因素。③挥发分是指把煤放在与空气隔绝的条件下加热，从煤中分解出来的焦油蒸汽和气N2、H2、CH4、C02、H2S以及其它有机化合物等。④在测定挥发组分时，残留在坩锅中的固态残渣，减去灰分，即得固定碳。⑤煤的粘结性是指煤在密闭条件下加热到肯定温度后，能够熔融、粘结在一起形成焦块的性质。J/Kg表示。在灰分肯定的状况下，随着煤的变质程度的增高，煤中的固定碳的含量也相应增高，其水分含量和挥发分含量则相应降低。煤的元素分析主要是测定煤的有机质的五个主要元素，即0、N、S。有时也测定P、Cl、As(砷)、Ge(锗)、Ga、U、V等微量即伴生元素。(二)煤的形成成煤的原始物质、成煤环境及成煤作用的第一阶段化作用及腐泥化作用

泥炭化作用、残植成煤的原始物质成煤的原始物质是植物。高等植物构造比较简单，有根、茎、叶之分，主要由木质素和纤维素组成，还有树脂、角质层、果壳、抱子花粉等稳定组分，多生长在陆上或沼泽地带。低等植物主要是各种藻类，构造简洁，主要由脂肪和蛋白质组成，多繁殖于较深水的沼泽、湖泊和浅海环境中。泥炭化作用生殖在沼泽地带的高等植物死亡后，在有水掩盖的沼泽中积存起来。如果沼泽的水流闭塞，细菌不能充分分解这些植物遗体，植物的主要组分，像木质素和纤维素等就会在这样滞留的环境中保存下来，并逐步形成腐植质和腐殖酸等。这样就形成了泥炭。这一过程就叫“泥炭化作用”。泥炭化作用是腐植煤形成的第一阶段。残植化作用假设沼泽的水流畅通，细菌会快速生殖起来，就会几乎彻底地将高等植物的木质素和纤维素分解，只有最稳定的组分，如角质层、抱子、花粉等才会留下来。这一过程成为“残植化但残植煤较少见。腐泥化作用生殖在湖泊中的低等植物，主要是藻类和其它附有生物，死亡之后遗体沉入湖底。在厌氧细菌的参与下，这些生物遗体腐烂分解，形成“腐泥”于低等生物。由主要由蛋白质和脂肪组成，所以由腐泥演化而成的腐泥煤类和腐植煤类大不一样。腐泥中的脂肪和蛋白质可变为沥青。低等植物变为腐泥的过程称为“腐泥化作用”。这是形成腐泥煤的第一阶段。70%以上，而且又有书页状层理构造，就是通常所说的“油页岩”。因此，从成因角度说，油页岩是一种高灰分的腐泥煤。由此可见，腐植煤和腐泥煤是依据原始物质，形成环境，化学成份的不同而将煤岩划分的两大类型。成煤的其次阶段和第三阶段一一泥炭的成岩作用和变质作用随着泥炭的不断积存，细菌作用就渐渐变得很微弱了。这是，泥炭在上覆沉积物的压力下，所含水份大量排出，体积缩小，性质趋于致密，腐植酸含量下降，氢含量下降，碳含量增高。在经过这些变化后，泥炭就变成了褐煤。煤田地质学家通常把泥炭变为褐煤的作用称为泥炭的煤的其次阶段。

“成岩作用”，这是成泥炭变为褐煤，是在温度比较低〔V70C〕和压力较小的条件下进展的。假设温度、压力连续增大，褐煤就向烟煤过渡了。煤田地质学家通常把褐煤向烟煤直至无烟煤过渡的变化叫作煤的“变质作用”，这是成煤的第三阶段。依据煤的变质程度，可把煤分为以下类型〔见下表〕按变质程度划分煤类型变质程度类变质程度类型未变质煤褐煤低变质煤气煤中变质煤肥煤烟煤焦煤瘦煤咼变质煤贫煤无烟煤用的范畴，由于烟煤和无烟煤的围岩还仍旧是正常的沉积岩，并未发生变质作用。其实，只要能把问题本身表达清楚，术语上有些分歧并不是重要的。〔三〕煤系与主要聚煤期1•煤系及其特征煤系是指一套连续沉积的含有煤或煤层的沉积岩层或地层，是含煤层系的简称。其特征如下:〔1〕主要由碎屑岩及粘土岩组