杨林健

（贵州省地质矿产勘查开发局一〇六地质大队，贵州 遵义 563000）

贵州省正安县在贵州属缺煤地区，因其煤层厚度薄，含硫高，有害元素丰度高的特点，煤层的开采一直具有争议。大量学者对贵州的煤矿物学特征进行研究，积累了大量的地质资料，并取得大量的成果。但由于黔东北地区煤层薄，资源少，对这一地区的相关研究较少。本文通过对春雷煤矿进行系统取样分析，并进行煤矿物学的研究。

1 区域地质背景

研究区地理位置属于贵州省东北部。大地构造位于上扬子地块黔北隆起区凤冈南北向隔槽式褶皱变形区。含煤地层形成于晚古生代二叠世晚期，历经的地质运动有印支期、燕山期和喜马拉雅期。含煤地层为上二叠统吴家坪组，为一套浅海相沉积，岩性以碳酸盐岩夹硅质岩、碎屑岩，含煤2层，其中1层可采。总的变化趋势是，由西向东碎屑岩逐渐减少，碳酸盐岩增多，含煤层数减少；厚度由南东到北西逐渐变薄。与上覆长兴组整合接触，下伏茅口组呈假整合接触。

2 煤化学特征

本次对所采样品的工业分析和硫含量进行详细分析，其中CL4-03、CL4-05灰分质量分数大于50%，按夹矸处理，不参与煤质评价。

水分质量分数为1.01%～1.86%，平均值1.29%，垂向上，靠顶、底板煤层水分含量较底。

灰分产率介于 17.50%～30.44%，平均值21.63%，为中灰煤，垂向上靠近煤层顶板、底板的煤样中灰分产率明显高于其他样品。

挥发分产率范围为18.87%～26.84%，平均值22.75%，为中等挥发分煤；垂向上，除夹矸外，靠近煤层顶底板的煤样中挥发分产率高于其他样品。硫质量分数在1.79%～5.17%，平均值为3.06%，为高硫煤；垂向上，靠顶板及底板附近的煤样硫含量较高。

3 煤的矿物学特征

3.1 煤中的矿物种类及含量

本次所采煤样品的矿物含量检测结果中，煤中矿物以高岭石、方解石和黄铁矿为主，含少量石膏，部分样品中含有石英、铁白云石和白铁矿等矿物。见表1。

表1 春雷煤矿煤中矿物种类和含量（w/%）

3.2 矿物的分布特征

黏土矿物：高岭石是煤中最主要的黏土矿物，占煤中总矿物的59%，最顶部煤分层高岭石占比最小，这与顶部煤分层中较高的石英、方解石和黄铁矿含量有关。

碳酸盐矿物：研究区样品中碳酸盐矿物主要为方解石和铁白云石，在顶部和底部煤分层中，方解石和铁白云石含量高于其他煤分层。方解石一般形成于弱碱性环境下，泥炭沼泽环境因腐殖酸的存在而呈现酸性条件，故煤中方解石常为次生成因。

硫化物矿物：研究区样品中主要的硫化物矿物为黄铁矿，底部煤分层（CL4-6）含少量白铁矿。

氧化物矿物：氧化物矿物为石英，主要出现于顶部和底部煤分层。

硫酸盐矿物：硫酸盐矿物为石膏，各样品中普遍含有石膏。石膏通常形成于风化带，多为次生成因，一般认为是煤中方解石与硫酸发生反应而成，其中硫酸来自于黄铁矿氧化而成[6]。

3.3 矿物的赋存状态

高岭石是研究区煤中的最主要矿物。通常有以下几种赋存状态：1） 充填细胞腔（图1A）；2） 作为透镜体分散于有机质中（图1B）；3） 作为高岭石基质存在（图1C、D）。第一种赋存状态指示了同生自生成因，后二种指示了碎屑成因。

方解石是煤中最为重要的碳酸盐矿物，方解石主要以裂隙充填物的形式存在，指示了其起源于富Ca热液流体的自生沉淀，这与前人对方解石成因的研究相一致[6]。

黄铁矿主要以以下几种方式存在：1） 自形晶体集合体；2） 分散状自形晶体（图1C）；3）裂隙充填物（图1D）；4） 草莓状。裂隙充填状黄铁矿可能形成于成岩晚期或变质阶段，为流体沉淀的产物；其他赋存形式的黄铁矿可能主要形成于同生阶段或成岩早期阶段。分散状自形黄铁矿的形成可能通过FeS和多硫化合物的直接反应生成，而草莓状黄铁矿的形成可能通过FeS→FeS0.9（铁硫矿） → Fe3S4（胶黄铁矿） →FeS2（草莓状黄铁矿）多个反应阶段。

石英主要以次圆状颗粒分散于有机质中或高岭石基质中（图1D），指示了碎屑成因。

石膏主要以裂隙充填物的形式存在，在多数情况下与黄铁矿共存，指示石膏可能起源于Ca与SO42-的反应，而SO42-来源于黄铁矿的氧化。

4 结语

图1 矿物的赋存状态（样品CL4-6）

春雷煤矿煤中矿物主要以高岭石为主；石英含量变化较大，主要富集于顶部或底部煤分层，而在夹矸中石英含量很低；方解石主要富集于顶部和底部煤分层；黄铁矿在各分层中均有分布，自下而上具减小趋势；石膏分布无明显规律。

煤中矿物的主要常见赋存形式有细胞充填、裂隙充填和碎屑颗粒。碳酸盐矿物、硫化物矿物和硫酸盐矿物为自生成因；高岭石主要为碎屑成因，其次为自生成因；石英主要为碎屑成因。