闽西南永安煤田煤系石墨显微组分光学特征及石墨化组分形成路径

摘要：

石墨作为重要的矿物类非金属矿产,是炭素材料的基础原材料,煤系石墨是煤变质形成的一种隐晶质石墨,在新型碳材料领域应用广泛.为研究煤系石墨显微组分的光学特征和石墨化显微组分的形成路径,以闽西南永安煤田广泛发育的煤系石墨为研究对象,采用不同观察组合的光学显微镜和扫描电镜等方法,识别煤系石墨显微组分组成及其光学特征,探讨不同显微组分的趋石墨化行为和形成方式.结果表明,煤系石墨显微组成以煤原有显微组分的变镜质体为主(86.15％～97.24％),变惰质体次之,偶见变类脂体,新生显微组分包括各向异性体和石墨微晶(0.68％～7.32％).反射单偏光旋转载物台观察,变镜质体呈多色性和强光学各向异性,不同显微亚组分之间光性差异明显,交叉偏光清晰观察植物组织结构,是区分亚组分的有效方法.变惰质体以变丝质体为主,反射单偏光观察以弱光学各向异性为特征,交叉偏光观察近全黑,基本保持光学"惰性".变类脂体中变孢子体、变角质体和变树脂体形态清晰,多色性和光学各向异性强于变镜质体.流动状结构各向异性体以透镜状或条带状依附于原显微组分表面,石墨微晶产状有微裂缝充填和胞腔充填两种,以前者为主,呈片状、针状和镶嵌状形貌,簇状集合体产出.正交偏光加石膏试板观测条件下,石墨微晶呈一级黄和二级蓝干涉色,指示石墨微晶不同的排列方向,等色区线径10～50 μm的石墨微晶数量最多且分布最广.扫描电镜电子能谱显示,石墨微晶呈不规则鳞片状并见流动状结构和气泡膜状结构,元素以碳为主.富氢变镜质体和变类脂体是煤系石墨中新生显微组分的主要碳质来源,煤系石墨趋石墨化显微组分以3种路径形成:一是充填于原显微组分颗粒边界的渗出沥青体,形成方式类似于沥青焦;二是高活性变类脂体受热软化熔融冷却结晶形成各向异性体;三是活性显微组分热解产生的含碳气体在开放空间以气相沉积方式形成石墨微晶.煤系石墨的形成和分布受岩浆-构造热活动制约,岩浆热力与侵位压力是闽西南煤系石墨形成的主要地质因素.

关键词：煤系石墨、显微组分、光学特征、石墨微晶、形成路径

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分类号：P618.11(矿床学)

资助基金：国家自然科学基金42130802

在线出版日期：2023-03-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：4323-4335