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扫描电子显微镜在煤岩学上的应用

2014-3-11 10:00| 发布者: 娜美| 查看: 876| 评论: 0|来自: 中国电镜网

摘要: Normal 0 7.8 磅 0 2 false false false EN-US ZH-CN X-NONE 扫描电子显微镜在煤岩学上的应用 张慧,李小彦 (煤炭科学研究总院西安分院,陕西西安710054) 煤作为一种固体可燃 ...

扫描电子显微镜在煤岩学上的应用

张慧,李小彦

(煤炭科学研究总院西安分院,陕西西安710054)

煤作为一种固体可燃有机岩,是我国长期依靠的重要能源。作者总结多年扫描电子显微测试分析工作,将扫描电镜在煤岩学上的应用大致归为以下几个方面。

1煤的有机显微组分研究方面

光学显微镜下,煤的有机显微组分被分为镜质组、惰质组、壳质组三大组分。三大有机显微组分在扫描电镜下(二次电子图像)的亮度、形态不同,一般情况下,其亮度由大到小依次为惰质组一镜质组一壳质组。在组分识别的基础上,可选择不同区域,从不同角度和不同层次上扫描各种组分的局部显微形貌。如对惰质组中丝质体的细胞结构,不仅可以观察其横断面、纵断面、斜断面及充填情况,还可以观察胞腔壁的内侧、外侧和胞壁局部特征。酸浸解丝炭在扫描电镜下显示的木材显微结构的清晰度不逊色于现代木材,通过射线细胞长度、交叉场纹孔类型、射线密度、管胞长度、韧皮部有无纤维或筛域等显微标志来确定古植物属种。

2成煤低等生物研究方面

成煤原始物质除高等植物外,还有低等生物参与。个体微小的低等生物以凝胶化、丝炭化、矿化等方式保存下来,有其独特的形态,显微形态是扫描电镜研究煤中低等生物的主要内容。扫描电镜不仅能研究寄生于成煤高等植物细胞腔、纹孔或其他孔隙中的低等生物,也可以研究附着于裂隙面、层面或其他空隙中的后生低等生物。

3煤中矿物质研究方面

矿物质是煤中的无机组分,因其硬度大、平均原子序数高,故通常在断面上比较凸出,二次电子图像的亮度大于有机显微组分,也有明显的形态特征,有的显示标志性晶形,比较容易识别。把扫描电镜图像与能谱相结合,通过煤中矿物的形态、成分、大小、表面(晶面)结构,发育程度等特征的研究,可以定名矿物并分析其成因,为研究聚煤环境、成煤过程提供矿物学依据。通过观察矿物质与有机组分的接触关系,分析研究煤的洗选难易程度,为煤的加工利用提供基础资料。

4煤的孔隙研究方面

煤是多孔介质,是新型洁净优质能源—煤层气(瓦斯)的生气层,也是储气层,其孔隙的研究尤为重要。扫描电镜直接观察煤孔隙的形态、大小,数量、连通性等,分析其成因与储集性能。与砂岩、灰岩等储层相比,煤储层的孔隙具有成因类型多、分布不均匀、数量少、连通性差等特点。气孔是煤层生气和聚气的见证,其形态特征、分布规律与煤的有机组分、煤级、成煤环境等因素相关,剖析气孔为煤成烃和煤层气生、储、运机理研究获得直接信息。

5煤的裂隙研究方面

煤中常见裂隙,裂隙是煤中流体(气体、液体)流动的通道。扫描电镜取煤的自然断面,制样过程基本不破坏原有裂隙,也不增加新的裂隙,能真实的观察裂隙的形态、规模(长、宽)、充填情况、启开程度、排列组合、连网情况以及裂隙与组分和层理的关系等,从而能够详细地分析裂隙成因。借鉴变形矿物(如石英)和金属中位错密度的计算方法,求煤的裂隙密度,可以预测煤层裂隙发育程度和渗透性。

6煤体结构研究方面

煤层形成后受地质构造的破坏而变形。除保留原生沉积结构的原生煤外,变形煤在煤田地质上称构造煤,瓦斯地质上称突出煤,采矿业称破坏煤。宏观上将变形煤划分为碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤。对变形煤采取适当的制样方法,用扫描电镜观察显微构造,如角砾、褶皱、碎粒、糜棱质、滑移面、磨擦面、磨擦脱落膜等,这些显微构造的揭示与认识,可以为煤中瓦斯流动机理、矿井瓦斯突出预测、煤层渗透率等研究开辟新径。

综上所述,扫描电镜在研究煤的孔隙、裂隙、矿物质、显微构造等方面很有优势,但在分辨组分和亚组分方面不如光学显微镜。扫描电镜弥补了光学显微镜的不足,能较广泛的揭示煤的微观世界,扩大煤岩学研究范围,丰富其研究内容。


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