福建煤系石墨鉴别方法探讨

福建省煤系石墨赋存层位为中二叠统童子岩组含煤岩系地层,该地层中的煤炭,由于受岩浆侵入及构造运动作用,已变质成无烟煤,如受温度与压力的作用更强烈,进一步变质成隐晶质石墨;无烟煤与煤系石墨在宏观上难以区别,相关规范仅以固定碳和挥发分作为确定石墨的工业指标,是无法对两者进行区分的。鉴于此,综合国内对煤系石墨工业指标划分,结合《福建省煤系石墨赋存规律与资源评价》课题的最新研究成果,尝试采用以固定碳、挥发分作为划分无烟煤与煤系(隐晶质)石墨的基础指标,以石墨碳层间距d 002和拉曼光谱参数R 2作为精确指标,建立煤系石墨鉴定方法体系,以便科学评价和利用煤系石墨资源。     

煤系石墨鉴定指标探讨

在吉林磐石、湖南郴州、湖南新化、福建永安、福建大田、陕西凤县、内蒙古巴音淖尔等地开展典型煤系石墨矿床野外调查采样和分析测试基础上,探讨煤系石墨鉴定指标。XRD(晶格间距d₀₀₂)是鉴定煤系石墨的可靠指标,Raman(R₂)是鉴定煤系石墨的辅助指标;煤系石墨的鉴定指标：煤系石墨(d₀₀₂=0.335 4～0.338nm,R₂≤0.55)、煤系半石墨(d₀₀₂=0.338～0.344nm,R₂≤0.65),当XRD参数与Raman参数不一致时应以XRD参数为准。     

湘中寒婆坳矿区测水组无烟煤—煤系石墨变质温度研究

煤系石墨是由煤经构造—岩浆事件改造而成的煤系共伴生矿产资源.为探究无烟煤—煤系石墨的变质温度,以湖南新化寒婆坳矿区无烟煤—煤系石墨及其顶底板岩石、夹矸为研究对象,采用变质矿物组合特征、镜质体反射率地质温度计和拉曼光谱地质温度计等手段进行研究.结果 表明:大规模岩浆侵入初期,煤层及其顶底板受热温度较高,但持续时间短,而煤石墨化过程和围岩变质过程相对缓慢,最终,煤系石墨及其围岩与周围环境的热力学平衡温度相对较低.多手段综合确定寒婆坳矿区无烟煤的变质温度为220～250℃,变质无烟煤的变质温度为330～370℃,煤系半石墨的变质温度为390～450℃,石巷里矿煤系石墨变质温度为500～550℃.寒婆坳矿区无烟煤—煤系石墨变质系列整体上处于中低温变质作用阶段.研究结果可为煤系石墨勘探靶区圈定提供科学指导.     

煤系石墨显微组分与结构特征

煤系石墨是岩浆侵入含煤地层导致煤层受热变质形成,是一种重要的非金属矿产资源.本文通过对湖南娄底和郴州地区典型煤系石墨进行煤岩学、X 射线衍射(XRD)、激光显微拉曼光谱(Raman)和扫描电子显微镜(SEM)分析,并与无烟煤、美国伊利诺伊盆地的天然煤焦、美国科罗拉多中南部Trinidad 煤田的天然沥青焦、斯里兰卡的显晶质石墨进行对比研究.结果表明,煤系石墨显微组分主要为隐晶质石墨(体积含量＞80％),还含有少量热解碳、针状石墨和鳞片石墨,偶见残余镜质组和惰质组,石墨单晶体尺寸约为0.35 μm.反光显微镜下隐晶质石墨表面呈麻点状,由于石墨微小晶片对光的散射作用导致所测反射率值偏低(3％～5％);煤系石墨XRD 图谱(002)峰为尖锐峰与无烟煤和天然焦的"鼓包"峰具有明显区别,(002)峰半高宽可作为区分煤系石墨、无烟煤及天然焦的主要参数;煤系隐晶质石墨一阶拉曼光谱有尖锐的G 峰和低强度的D 峰,二阶拉曼光谱出现2450 cm-1 峰和较强的2D 峰,表明其结构演化处于石墨化作用过程,而无烟煤、变质无烟煤和天然焦则无2450 cm-1 峰,且2D 峰较弱,表明其结构演化处于碳化作用过程.     

煤系石墨矿产地质研究现状与重点方向

煤系石墨是煤及煤系碳质页岩等在岩浆热接触变质及构造变质作用下形成的,是石墨矿产的重要组成部分,也是煤系非金属矿产的一种,属于战略性新兴矿产。文章综述了前人对煤系石墨的研究成果及其勘探开发现状,着重讨论了构造作用在煤系石墨形成过程中的作用,并强调煤在石墨化过程中微观结构的演化。本文认为,现阶段对煤系石墨的成矿机制和赋存规律的认识不够深入,缺少针对性的勘查规范和相关标准,同时也将完善石墨成矿机制和赋存规律、建立煤与石墨的鉴别标志、确定煤系石墨资源评价方法、划分成矿带并调查煤系石墨的资源量定为下一步在煤系石墨调查评价中的重点研究方向。     

内蒙古乌拉特中旗大乌淀石墨矿成因特征分析

石墨的矿物学特征研究是揭示石墨矿化成因机制的重要途径。在对内蒙古新发现的大乌淀特大型晶质石墨矿进行成因分析时,通过电子显微镜、扫描电镜、拉曼光谱、X射线粉晶衍射及碳同位素等石墨矿物特征分析手段,证实其石墨矿物已具备完整晶型,晶体片径长度20~70μm,厚度30~50nm,石墨矿化度在75以上。另外,结合矿床地质及矿物组合等方面的证据,初步判定该石墨矿具有热接触变质成因特征。矿床形成于中温低压弱还原环境中,矿化变质温度为520~600℃。在早二叠世中酸性岩浆热液的烘烤作用下,中元古界白云鄂博群尖山组地层中的有机碳发生变质结晶形成石墨矿化,富铝质成分重结晶为红柱石。石墨矿化品质与距离岩体远近、热传导系统圈闭性、后期变质作用叠加及原岩碳质成分的结构含量等因素有关。     

湖南新化煤系石墨结构演化及其热反应行为

为了探究煤系石墨形成过程中结构演化及不同石墨化程度无烟煤和石墨的热反应行为,选取湖南新化系列变质程度无烟煤和煤系石墨为研究对象,通过X射线衍射（XRD）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）对其结构进行表征,并结合程序控制升温法（TPO）分析不同变质程度无烟煤和煤系石墨的热反应行为。结果表明,随变质程度的增加,碳结构由无烟煤中的无定形态转变成石墨的三维有序C原子点阵。系列石墨化煤是由多种有序度不同的碳结构相组成,体现了其结构非均质性,碳结构相含量及分布随变质程度而逐渐变化,石墨化程度最高的煤系石墨中主要为石墨微晶集合体,但依旧含有结构缺陷。无烟煤和煤系石墨中碳结构的多相性和不均匀分布是影响其热反应行为的重要原因。     

福建大田—漳平地区构造-热对煤系石墨成矿及赋存的控制探讨

福建省大田—漳平地区位于东部滨太平洋构造带上,不同时期的岩浆热液作用和复杂多变的构造形变格局,为该地区形成丰富的石墨矿床提供了良好的成矿条件。为了查明大田—漳平地区煤系石墨的成矿控制因素及分布规律,通过工业分析、元素分析、X射线衍射和激光拉曼光谱等实验,对不同矿区不同变质程度的煤和煤成石墨的化学组成及微观结构特征等煤成石墨化特征进行了研究,并将不同变形特征的样品划分为煤成石墨、煤成半石墨和石墨化无烟煤三大类。研究表明：煤的变形特征与煤成石墨的演化类型基本一致,且韧性变形样品的石墨化程度最高,说明构造应力作用能促进煤的石墨化作用;煤成石墨的分布受到岩浆-构造活动的控制,石墨矿床多产出于岩浆岩侵入体外接触带或附近断裂带的有利围岩地层中,且大田—漳平地区煤系石墨矿具有明显的成区、成带分布特点,煤成石墨成矿区主要集中在闽西南坳陷南部的漳平一带;而北部大田一带分布的矿区矿体石墨化程度较漳平一带低,多为煤成半石墨或石墨化无烟煤,研究结果可为该地区煤系石墨矿产综合勘探开发利用提供有利依据。     

福建煤系石墨资源状况和开发前景

福建省煤系石墨赋存于中二叠统童子岩组,是无烟煤受高温高压作用进一步变质而成,属隐晶质石墨。通过调查发现,福建省煤系石墨矿井、勘查区处于未开采或停采状态,开采矿区也多以煤炭开采的形式生产销售,造成资源浪费。为合理开发利用煤系石墨资源,采用d₀₀₂（碳层间距）-R₂（拉曼参数）模板鉴别煤系石墨并确定煤系石墨等级,结合区域构造的控制作用,划分了大田-漳平与永安-安溪石墨成矿区。在此基础上,综合实测数据和历年勘查资料分析,预测出永安长垇、永安下盖竹-甫弼-塘下洋、大田琼口-小溪洋-永安老鹰山、漳平可坑-乌石隔、漳平乌坑-华安福田5块煤系石墨资源远景区,其预测资源量8 196万t,展现了良好的开发前景。针对目前煤系石墨资源开发利用现状,提出“规范煤系石墨资源开采秩序、建立煤与煤系石墨鉴别指标并设立明确的煤矿与石墨矿权规范、优化石墨资源开发利用体系等”系列建议,以实现福建石墨产业结构协调化、技术高度化、产品系列化和价值链完整化。移动阅读     

关于煤系石墨鉴定标准的讨论

煤系石墨的鉴别及其类型划分,是矿产地质勘查和资源开发利用的前提条件和基础性工作,制定煤系石墨鉴定标准应遵循科学性、系统性、适用性和可操作性的原则。煤石墨化作用与煤化作用是连续递进加跃变的演化过程,煤系石墨的大分子结构阶跃性演化和物质组成非均质性等特点,造成矿种鉴别的复杂性。为制定科学实用的鉴定标准,从成矿机制研究和资源评价需求出发,按照矿石总体石墨化程度由高至低,划分了煤系石墨一号、二号、三号等3种类型;在前期工作的基础上,补充了110多组实测数据,修改完善了由初步鉴定指标和精确鉴定指标构成的煤系石墨鉴定指标体系。初步鉴定指标包括挥发分产率Vdaf和最大反射率Rmax,用于资源评价和地质勘查阶段初步区分煤与煤系石墨;精确鉴定指标包括晶面间距d₀₀₂及其等效的石墨化度G、拉曼光谱参数R2,用以精确鉴别煤与煤系石墨,并划分煤系石墨类型。基于涵盖我国主要煤系石墨矿山500余组样品实测数据统计分析结果,确定了煤系石墨类型划分指标：煤系石墨一号,0.335 4 nm≤d₀₀₂<0.338 0 nm(G>0.70)、R2<0.50;煤系...     

江西崇义矿煤成石墨的发现及其地质意义

为研究江西省崇义矿煤成石墨特征,采用光学显微镜、X射线衍射（XRD）、激光拉曼光谱（Raman）、高分辨率透射电子显微镜（HRTED）等测试手段,对二叠系上统龙潭组老山段煤样进行测试分析。结果表明,光学显微镜下可以观测到石墨化显微组分,且XRD衍射图谱出现d₀₀₂石墨衍射峰,拉曼光谱呈现峰形尖锐的石墨特征峰（G峰）,高分辨透射电镜观察到多层有序结构碳层,碳层出现平直化现象。综合测试分析结果表明,江西崇义矿区样品发育不同程度的石墨晶体结构,已经出现煤成石墨矿产。研究发现为石墨资源进一步开发利用奠定基础。     

高煤级煤—隐晶质石墨的Raman光谱表征及结构演化

拉曼光谱能够反映碳材料结构的有序程度和结构缺陷,可用来表征高煤级煤—隐晶质石墨演化过程中结构变化。通过对受岩浆热变质影响的不同变形变质程度样品的拉曼参数与面网间距（d₀₀₂）之间关系的研究表明：G峰位置与d₀₀₂呈现阶梯变化,能较好地区分出石墨与高煤级煤,S₂峰位、D₁、G半峰宽与d₀₀₂呈较好的线性关系;D₁与G峰峰位差和半峰宽比随d₀₀₂减小而减小,S₂与S₄峰的峰位差随d₀₀₂减小先增大后减小,而其强度比及面积比逐渐增大;d₀₀₂与拉曼参数关系显示两次明显的结构演化跃变,即无烟煤至变质无烟煤阶段,R_max>6.5%、P（D₁-G）<235 cm^-1、P（S₂-S₄）>525 cm^-1以及半峰宽比显著下降、L_a/L_c迅速降低,为芳构化、芳环缩合作用增强向芳环叠片拼叠转变;半石墨至石墨演化阶段,P（D₁-G）、I_D1/I_G与A_D1/A_G显著降低,L_a、L_c迅速增加。以d₀₀₂为标度能较好地反映煤结构在不同演化阶段的Raman光谱特征。     

我国煤系石墨研究及资源开发利用前景

煤系石墨属于特殊的非典型晶质矿物,多为隐晶质石墨,既是石墨矿产的重要组成部分,也是煤系综合矿产的一种。煤系石墨与煤层为同层异矿,煤向石墨演化的实质在元素组成上表现为富碳、去氢和脱氧,在分子结构上表现为有序化增强和石墨晶体结构的逐渐形成。煤岩组分、岩浆热和地质构造等均对煤成石墨化作用具有重要的影响,在多因素综合作用下,煤系石墨成矿常表现出差异石墨化特征。从煤系石墨成矿机理入手,提出了以化学组成参数为基础指标,以结构参数为精确指标的煤系石墨鉴别指标体系;从资源评价需求出发,将不同演化程度的煤系石墨划分为Ⅰ级（石墨）、Ⅱ级（半石墨）和Ⅲ级（石墨化无烟煤）等3类。煤系石墨的形成与岩浆活动和挤压性构造环境密切相关,受区域性构造-岩浆带控制,煤系石墨分布具有方向性、递变性、集中成带的特点,成矿区带呈现出“一纵三横”的分布特点,划分为滨太平洋成矿域、南岭成矿域、秦岭-大别山成矿域和阴山-燕山成矿域和9个成矿带。分析了我国煤系石墨资源现状,指出由于我国煤炭资源丰富和赋煤区构造-热叠加作用显著,煤系石墨资源潜力巨大。煤系石墨开发利用对于增强石墨矿产的战略保障能力、促进煤系矿产资源合理开发利用和推动煤炭企业转型升级等均具有重要意义。分析了当前煤系石墨矿产资源开发利用方面存在的问题,提出了相应的政策建议。     

新疆奇台县黄羊山石墨矿床特征、物质来源及成因

黄羊山石墨矿床位于新疆东准噶尔造山带南部的卡拉麦里地区东南段,是近年来新发现的国内外首个产于花岗岩体中的超大型石墨矿床。成矿地质条件、矿床地质特征研究表明,该矿床与黄羊山碱性花岗岩体具有密切的时空及成因联系,矿石具独特的球状构造,球体中石墨与长英质矿物及磁黄铁矿、黄铜矿等金属硫化物密切共生。为确定黄羊山石墨矿床的成因和成矿物质来源,本文开展了球状矿石中的石墨拉曼光谱分析和C同位素测试,对与石墨密切共生的金属硫化物开展S-Pb同位素分析。结果表明,黄羊山矿床球状矿石不同部位石墨的拉曼谱峰相似,显示具有很高的结晶程度,估算结晶温度为750~800℃;7件石墨样品的δ¹³C值在-19.27‰~-19.90‰,分布非常集中,介于岩浆碳值和有机碳值之间,表明具有两者的混合来源。4件磁黄铁矿样品的δ³⁴S值集中在-2.3‰~-2.9‰之间,接近原始地幔值;在Pb同位素构造环境判别图解上,Pb同位素比值（²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.114~19.040,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.448~15.543,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.253~38.915）显示较好的线性关系,延伸方向与地幔演化曲线的延伸方向基本一致;S-Pb同位素测试结果表明,与石墨共生金属硫化物具有幔源特征。综合黄羊山矿床成矿地质条件、成矿特征、石墨及共生硫化物的物质来源等研究结果,本文初步认为,黄羊山石墨矿床形成于碱性花岗岩的岩浆作用阶段,矿石中的金属硫化物来自岩浆混合作用中的幔源基性端元,碳质由于岩浆同化混染作用达到饱和,在硫化物的催化下沉积形成石墨。

     

湖南省煤系石墨成矿规律与找矿方向探讨

湖南省侵入岩多,构造较复杂,为系统研究煤系石墨资源成矿规律,在收集现有地质资料的基础上,借鉴国内外煤系石墨矿床的赋存特点,结合湖南省石墨资源的分布特点和开发现状,采用地质调查、生产井调查、采样化验等手段,研究骑田岭岩体和天龙山岩体2个花岗岩体周边现有矿区的矿体地质特征,探讨石墨矿的成因类型和控矿因素。结果表明,研究区石墨矿成因类型为接触变质型,主要控矿因素为岩体的侵位机制、构造作用方式、矿体的形态及变质程度。进而提出了3种石墨赋存模式：兜底式、向斜式、背斜式。提出研究区寻找煤系石墨的突破方向：煤系走向与主压应力方向大致垂直并在岩体附近1.0~1.5 km范围内。     

湖南鲁塘煤系石墨矿区构造格局及控矿机制

湖南鲁塘矿区为我国著名的煤系石墨矿区,煤系石墨的形成受岩浆热作用和构造作用的双重控制,其成矿和赋存都与构造格局密切相关。为深入研究构造作用对煤系石墨成矿的影响,通过野外地质调查和光学显微镜下观察、X射线衍射和拉曼光谱等测试分析方法,分析研究区构造特征和煤系石墨特征。研究结果表明,受区域构造活动的影响,鲁塘矿区构造格局呈现出分区分带性特征,东西方向可划分为东部、中部和西部3个条带;南北方向可划分为北部、中部和南部3个分区。自西向东,随着与岩体距离逐渐减小,煤层受岩浆热作用的影响逐渐增大,煤的石墨化程度也逐渐增高。由南向北,构造变形强度逐渐增强,导致北部分区形成以封闭式高温-高压的成矿环境为主,同时,应力作用促进了煤的石墨化,导致煤的石墨化程度较高;中部分区内构造情况复杂,形成不同温度压力条件的成矿环境,煤的石墨化程度差异性明显;南部分区构造情况简单,主要构成开放式环境,煤的石墨化程度较低,仅在近岩体附近可形成煤系半石墨。研究成果为煤系石墨资源勘探提供了有力依据。     

基于综合勘查的煤系矿产资源组合类型研究

含煤岩系矿产资源综合勘查和协同开发是当前煤炭领域关注的热点和前沿方向。通过系统收集整理相关资料、现场调研、以及专题会议研讨,重点考虑不同煤系矿产资源的赋存、相态、综合勘查评价要求等特征,从综合勘查角度,对煤系矿产资源所具有的共性进行梳理,提炼划分出3种煤系矿产资源组合类型,包括煤与煤系异体固体矿产组合、煤与煤系同体固体矿产组合、煤与煤系气组合,可为含煤岩系矿产综合勘查工程方案的制定提供理论指导。