中国北方古生代煤系高岭岩成因与工业应用研究述评

中国北方晚古生代煤系地层中高岭岩按成因特点分为沉积高岭岩和夹矸高岭岩(tonstein),作者分析了这两种高岭岩成因研究中存在的具体问题,并提出了今后研究的要点;同时,综述了目前国际上高岭石矿物的主要研究方向,提出了北方煤系地层中高岭岩应用研究中必须注意加强的内容,即高岭石缺陷结构和微结构的研究。     

煤系不同类型高岭岩中高岭石结晶度的区别

根据X射线衍射曲线特征及亨克利结晶度指数（Hi),将华北石炭－二叠纪煤系高岭岩中高岭石结晶度划分为4级：高度有序（Hi≥1．3）;有序（1．3＞Hi≥1．1）;较无序（1．1＞Hi≥0．8）;无序（Hi＜8）,与风化煤共生的软质高岭土中高岭石结晶度最高,为高度有序类型;煤层夹矸稳晶高岭岩和火山灰蚀变晶粒高岭岩中岭石的有序度中等,为有序至较无序类型;由陆源搬运沉积作用形成的鲕粒和球粒高岭岩、隐晶岭岩、碎屑和团块状高岭岩、砂质高岭岩中高岭石的结晶度较低,为较无序至无序类型。     

煤系高岭岩成矿机理

在阐述研究区高岭岩矿床地质特征的基础上，利用高倍偏光显微镜、X-射线衍射、红外吸收光谱、扫描电镜结合能谱、探针和X-荧光光谱等多种分析测试方法，对研究区高岭岩的矿物成分、化学成分、显微结构、地化特征进行了全面分析，建立了研究区高岭岩矿石宏观-微观综合分类，对该矿床的成矿机理进行了深入探讨.研究表明：研究区煤系高岭岩成矿母质主要来源于酸性岩石，包括源区花岗岩类和酸性火山灰；陆源高岭石黏粒的絮凝作用、陆源氧化铝-氧化硅溶胶的胶凝作用和陆源碎屑的转变作用是研究区高岭岩成矿的主要机理；在煤层顶底板夹矸高岭岩中，生物成矿作用占有重要地位.     

北宿井田高岭岩矿床特征

最近，兖州矿业（集团）公司地质工程公司开展了北宿井田高岭岩矿床特征的研究，对井田内煤18底板高岭岩矿床的赋存状态、岩性特征、矿物成分及化学组成进行了详细的研究，并且分析了高岭岩的沉积环境及沉积规律。     

宁夏石嘴山煤系高岭岩的应用途径及开发研究

煤系高岭岩(煤矸石)是一种与煤系地层共生的粘土矿物资源。宁夏煤炭工业是自治区能源工业的主体,现已建成石嘴山、石炭井和灵武3个矿务局,伴随着煤炭的开采,大量煤矸石被当做工业废弃物堆积如山,所造成的环境污染和资源浪费相当严重,开发煤系高岭岩具有重要意义。1　资源概况宁夏的煤系高岭岩多集中在石嘴山市,主要分布在石嘴山、乌兰矿、清水沟、何家圈等地。赋存于中石炭统羊虎沟组、上石炭统太原组和下二叠统山西组的煤系地层中,与煤层平行并构成煤的顶、底板或夹层,厚度50～200cm,多为黑色、灰黑色、褐黑色、深灰色,致密块状,较坚硬,在…     

大同大型煤系高岭岩加工基地建设的前景及对策

叙述了大同煤系高岭岩的性质、用途及加工现状 ,说明因其加工工艺和管理水平的落后 ,抑制了高岭岩的开发利用 ,并造成高岭岩资源的浪费和国民经济的重大损失 ,同时也给矿区环境保护带来极大的危害。指出提高大同高岭岩选矿水平的途径 ,分析了磨矿、分级工艺的合理优化 ,为大同大型高岭岩加工基地建设提供理论依据     

鲁西石炭系火山事件沉积粘土岩的研究

最近,煤炭科学研究总院西安分院对鲁西沉积粘土岩的主要类型、成因及其分布进行了研究,分析了石炭纪泥岩沼泽的古地貌、古地理形成历史,对沉积粘土岩的经济意义进行了综合评价。鲁西石炭纪煤系地层由中石炭统本溪组、上石炭统太原组组成。近年来,鲁西各煤田石炭系地层中发现多层火山碎屑,其中火山灰蚀变成因的粘土岩岩性特殊、分布广、层位厚度稳定,不仅是良好的煤岩层对比标志,也是有经济价值的矿产。根据矿物成分的不同,该区沉积粘土岩可分为三种类型:高岭石粘土岩、蒙脱石粘土岩和两者的过渡类型高岭石—蒙脱石粘土岩。新汶、肥城、莱芜…     

锦州煤系高岭岩的工艺性质研究

对锦州煤系高岭岩的矿物工艺性质、煅烧高岭岩的热转变相态与物理化学性能优化的内在原因做了比较深入的研究,对高岭岩的综合开发利用具有指导意义。     

大同煤田煤系高岭土矿地质特征及成因探讨

大同煤田盆地中广泛分布沉积型高岭土矿，赋存层位主要为石炭系太原组和二叠系山西组，矿石类型有软质高岭土和硬质高岭土。为更好探究高岭土矿地质特征及成因，对山西宁武—静乐盆地大同煤田煤系高岭土矿床的样品进行了分析，通过测试研究发现，区域内高岭石含量16.8%～99%，其次为石英，含量变化由1.0%到77.7%，伊利石含量最少，并通过XDR衍射图谱得知区域内团块状高岭土的结晶度最高。综上研究认为研究区高岭土矿床为阴山古陆陆源碎屑经历风化—搬运—沉积后，最终在沼泽环境中经淋滤作用进一步富集形成。     

萍乡高岭岩超细粉碎研究

1 萍乡高岭岩特征 萍乡高岭岩矿床矿石主要由片状高岭石组成，组成高岭岩的有用矿物是高岭石族矿物，占92%～95%。原矿的Al2O3平均含量为36.17%，SiO2/Al2O3的克分子比值非常接近理论值，Fe2O3+FeO的含量平均在2.5%以下，煅烧白度＞90，产品产出率＞80%，干燥收缩率在3%～8%，耐火度为1 680～1 770℃，主要化学成分见表1。2 高岭岩超细粉碎的工艺流程 经过多次试验，确定了冲击式磨细机和旋风分级机相匹配的工艺取得了很好的效果。这种工艺一是可以加工硬度高的高岭岩和软质高岭土，二是旋风高效风选后细度可在0.64μm以内，已…     

准格尔煤田高铝煤物质组成及成因

利用煤岩学、矿物学和地球化学等研究方法,在分析准格尔煤田的构造背景和聚煤环境的基础上,研究了准格尔煤田6号煤层的煤岩煤质特征、煤和夹矸中无机矿物组成、分布及赋存特征,并探讨其成因。研究表明,6号煤层有机显微组分中惰质组、镜质组、壳质组平均含量分别为59 %、28 %、13 %,与华北其他地区晚古生代煤相比,其中的惰质组含量偏高,反映6号煤层形成时地表水供给充分;煤中无机显微组分及夹矸中主要矿物为高岭石和勃姆石,还有少量的石英、方解石、菱铁矿、黄铁矿、硬石膏、锐钛矿和磷锶铝矾等;6号煤层中部富集大量勃姆石,上部和下部则主要富集高岭石;高岭石成因主要有胶体沉积结晶、陆源搬运沉积和火山灰蚀变3种,勃姆石成因主要有氧化铝胶体沉淀结晶和高岭石脱硅蚀变2种。     

开滦矿区14煤煤厚特征及沉积环境分析

开滦矿区是河北省主要的煤炭生产基地，矿区内石炭-二叠系煤系地层含煤丰富。为了探究矿区内14煤赋存特征，通过对开滦矿区见14煤钻孔进行统计分析，采用沉积地层学、煤田地质学、煤岩学，深入分析开滦矿区的原始沉积环境与煤层赋存特征。研究认为14煤赋存特征主要受原始沉积环境影响，其沉积环境早期以澙湖相为主，由于水下障壁沙坝的存在，使得澙湖内水动力弱，并在沙坝向陆一侧较早沉积泥炭。由于陆地不断向海推进，研究区逐渐过渡到潮坪相最终暴露于地表，使得研究区内广泛沉积泥炭，后期又由于海侵作用过渡到浅海相，终止了泥炭的堆积。     

青海祁连山冻土区木里煤田天然气水合物气源分析

综合应用有机地球化学方法和有机岩石学方法,开展青海省祁连山冻土区木里煤田煤层瓦斯气样与天然气水合物实物样品气体实测数据的对比分析,揭示了二者的可比性和相似性。结合烃源岩评价和地质条件分析,探讨了木里煤田天然气水合物烃类气体来源,认为本区产出的天然气水合物属于偏煤型气的混合气成因,侏罗纪煤系煤层、炭质泥岩和油页岩是主要的烃源岩,石炭系暗色泥灰岩、下二叠统暗色灰岩、上三叠统暗色泥岩等为次要烃源岩。青藏高原多年冻土带找矿方向应集中于中等变质阶段（凝析气-湿气带）的煤系分布区,木里煤田西段、青海南部乌丽含煤带、西藏北部土门含煤带等地区是优选靶区。     

华北煤中金属矿产的种类和分布特征

华北赋煤区煤中广泛存在与煤炭成因有紧密联系的多种金属矿产,通过煤系矿产的调查研究,笔者讨论了华北煤中金属矿产的种类和分布特征。结果表明：① 煤中金属矿产是一种新型的金属矿产类型,具有分布稳定,资源储量大的特点,往往能形成大型或超大型金属矿床。根据这类矿产的赋存特征、品位含量等因素,以及与煤系的共伴生关系,将矿床类型划分为煤型大宗金属矿床、煤型稀有金属矿床和煤型放射性矿床3种矿床类型。② 华北地区煤中金属成矿有其特定的时空分布,成矿期也仅限于石炭二叠纪成煤期,在其他成煤期仅呈现金属元素异常,而未能形成矿床。煤中锂仅在准格尔煤田黑岱沟、管板乌素6号煤层及平朔安太堡矿区石炭二叠纪煤中含量达到工业品位。煤中镓异常富集到成矿床规模的也仅在鄂尔多斯盆地东侧大同、平朔、西山、柳林、阳泉等地的石炭二叠纪煤层中。高铝煤主要分布在内蒙古、山西等地的石炭二叠纪煤层煤中,在平面上煤灰中Al2O3的含量总体呈北高南低趋势,可能与北部阴山物源区的搬运距离有关。煤中铁分布在桌子山煤田西南部（西来峰断裂以西）的个别煤矿区,含煤沉积与“西北型”的羊虎沟群相当,分布范围局限,资源储量也很有限,但它代表的是一种新的煤中金属类型。     

马兰2号煤层夹矸微量与稀土元素地球化学特征及其地质意义

运用X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)及电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)对西山煤田马兰矿区2号煤层不同粒径夹矸的矿物组成、微量元素、稀土元素及常量元素等地球化学特征进行了分析,结合元素与矿物间关联性分析对有害微量元素的地质成因过程进行了探讨。结果表明：夹矸中矿物主要由粗粒级石英、结晶度高的高岭石、细粒级黄铁矿及锐钛矿组成,不同粒径样品中矿物组成不同;物源主要为华北二叠纪聚煤盆地北部的花岗岩,并受华北板块北缘晚古生代火山活动的影响;有害微量元素Cr,Ni和Cu受高岭石和石英控制,Zn和U分别与黄铁矿和锐钛矿关系密切。     

大同煤田鹅Ⅳ精查勘探区煤层稳定性评价

大同煤田为一双纪煤田,下部为石炭—二叠纪含煤岩组,上部为侏罗系含煤岩组;鹅Ⅳ精查勘探区位于大同煤田中部东南边缘地带,主要以石炭—二叠纪煤组为目标层,该区煤层赋存层数多,受岩浆岩活动影响较大;在充分收集利用20世纪50年代以来施工的49个钻孔成果资料及最近几年施工的19个钻孔资料,利用《煤矿地质工作规定》中第十二条中煤层稳定性划分标准,通过数据统计运算分析,对区内各可采煤层稳定程度通过定性及定量评价进行研究分析对比,最终确定主要可采煤层的稳定程度。其中,山4、2、3、4(3-4)、5号煤层为较稳定煤层;8号煤层为稳定煤层。研究结果对勘探区煤层稳定程度评价具有重要意义。     

滇东威信煤系地层岩石力学性质及其对煤储层压裂的影响

煤储层压裂改造效果很大程度上取决于煤、岩的力学性质。结合以往煤田地质勘探资料,基于岩石力学性质测试,揭示了煤系地层岩石的力学性质特征,分析了研究区煤系地层岩石力学性质差异,探讨了煤层和顶底板岩石力学性质差异对煤储层压裂效果的影响。结果表明,研究区煤层和顶底板岩层力学性质差异显著,煤系地层岩石力学性能按照煤、泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩的顺序增强。该研究成果可为该地区煤储层的压裂施工设计提供一定借鉴。     

中巴卫星遥感找煤技术研究

应用中巴卫星数据图像,通过已知煤田的室内解译和野外量测,建立中巴卫星遥感找煤图谱;结合地质背景研究,反演含煤建造以及后期改造中煤系、煤层的赋存空间,从中寻找和发现新煤田或新的含煤地段,形成一套中巴卫星遥感找煤技术,并利用此技术在蒙古国南戈壁省发现古尔班特斯煤田。     

大同煤田8号原煤及风化煤中常量元素和稀土元素地球化学特征

运用电感耦合等离子质谱、XRD、XRF等技术手段测试了大同煤田太原组8号原煤及风化煤中常量元素和稀土元素含量,分析了常量元素和稀土元素在原煤及风化煤中的地球化学特性、赋存特征和指相意义。结果表明,太原组8号煤风化后,Fe2O3受后生黄铁矿影响含量明显增高;煤层风化过程中释放的部分Si离子以及大量不稳定物质的流失造成SiO2含量相对增大;Ca,Mg离子则被迁移至夹矸和顶底板中导致含量明显降低;除个别分层中出现明显镧系收缩效应,稀土元素含量明显增高;稀土元素赋存状态由碳酸盐及有机结合态转为铝硅酸盐矿物结合态、水合磷酸盐结合态和硫化物结合态,重稀土在煤层风化前后始终表现出与碳酸盐矿物的强烈亲和性;稀土元素与铝硅酸盐矿物的相关性可能与矿物的种类有关;常量元素灰成分参数和铈异常参数值在煤层风化后对原始沉积环境的指相意义不再明确;铕异常参数值不易受风化作用影响,仍可反映煤层的原始沉积环境。     

CLAY MINERAL ASSEMBLAGES AND THEIR IMPLICATIONS IN SHIHEZI FORMATION FROM THE HUAIBEI COAL-BEARING STRATA

Clay mineral assemblages in Shihezi Formation of Huaibei coal-bearing strata are determined by X-ray diffraction and Differential Thermal Analyzer, that is restated to the sedimentfaces and climatic changes in the source area, and to a lesser extent, alterations during burial diagenesis. In the Upper Shihezi Formation, the clay fraction is dominated by kaolinite in norther npart of the coal field, which was formed in alluvial sediment environment. But in the South ofHuaibei coal field, the clay mineral assemblage consists of mainly illite that reflects the influenceof sea water. The predominately kaolinite and sederite composition of the clay fraction in the lower Shihezi Formation sediments documents less relief and gentle erosion of kaolinite rich soils developing under warm source area. In the lower part of Shihezi Formation, some chlorite is detected, which suggests transformation of illite or kaolinite to chlorite under conditions of burial diagenesis.