第十一章煤的共、伴生礦產(chǎn)

1、第十一章煤的共、伴生礦產(chǎn),煤田地質(zhì)學(xué),第十一章 煤的共、伴生礦產(chǎn),§1 油頁巖,第十一章 §1 油頁巖,一、概述 1.概念:任何一種能在熱解中形成有工業(yè)意義的石油的淺成巖石，都可稱為油頁巖。 2.特點:油頁巖的礦物巖石組成是多種多樣的。有些屬于真正的頁巖，主要由粘土礦物組成，有些則主要由石英、長石、粘土礦物等的碳酸鹽巖形成。目前世界上開采的油頁巖包括頁巖、泥灰?guī)r、碳酸鹽巖和其它細(xì)碎屑巖。,二、油頁

2、巖的組成 1.主要元素:油頁巖的有機(jī)質(zhì)化學(xué)組成主要是碳、氫、氧、氮、硫等元素，但變化范圍較大。 2.油頁巖中含的有機(jī)質(zhì)主要是一種固態(tài)不溶物質(zhì)——干酪根，它與生油巖層中的干酪根無明顯差異。,第十一章 §1 油頁巖,3.生油巖與油頁巖的區(qū)別:①有機(jī)質(zhì)豐度和演化程度有所不同。生油巖中有機(jī)質(zhì)的原始豐度即使很低，只要埋藏足夠深，都有可能通過運移形成有工業(yè)價值的油藏；而油頁巖必須含有大量的有機(jī)物質(zhì)才有工業(yè)意義。②油頁巖在

3、演化階段上的要求與生油巖不同，對于熱解時產(chǎn)油率高的油頁巖最好是埋藏較淺的。即在深成熱解開始之前，干酪根的演化未達(dá)到成熟階段。,第十一章 §1 油頁巖,三、油頁巖形成的沉積環(huán)境 一般認(rèn)為，油頁巖主要為還原環(huán)境的靜水沉積，主要有以下三種沉積環(huán)境： 1.大型的內(nèi)陸湖成盆地：主要屬于泥灰?guī)r或泥質(zhì)灰?guī)r型，伴生沉積的還有火山凝灰?guī)r和鹽類。 2.淺海陸棚環(huán)境：此種地帶往往為大面積穩(wěn)定薄層油頁巖的形成提供了良好的

4、條件。油頁巖大多屬于黏土類和硅質(zhì)類型，也可以為碳酸鹽巖型。世界上多為黑色頁巖沉積。,第十一章 §1 油頁巖,,,3.小型湖泊、沼澤及伴生沼澤的瀉湖環(huán)境：此種地帶往往形成與煤系伴生的油頁巖。且大多位于煤層層位以上（圖11-1）。,第十一章 §1 油頁巖,§2 煤成氣及煤層氣,第十一章 煤的共、伴生礦產(chǎn),第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,一、與煤層及煤系有機(jī)質(zhì)有關(guān)的天然氣 1．煤成氣 含

5、煤巖系中形成的天然氣，泛稱為煤成氣。 這一術(shù)語的涵義目前仍存在不同的認(rèn)識。,2．煤型氣 張厚福等認(rèn)為煤型氣是與煤系和煤層有關(guān)的天然氣的總合，而煤成氣是指煤系和煤層在演化過程中所形成的天然氣，儲集在煤層以外的空間內(nèi)，煤成氣屬于煤型氣中的一類。 唐修義等認(rèn)為在特定的地質(zhì)條件下，煤層和煤系中分散有機(jī)質(zhì)在煤化作用過程中生成的氣相運移出母質(zhì)儲集在多孔巖層內(nèi)而形成有經(jīng)濟(jì)價值的天然氣藏，稱為“煤成氣”或“煤型氣”。,第十一章

6、§2 煤成氣及煤層氣,3．煤層氣 煤層氣是煤層生成的氣經(jīng)運移、擴(kuò)散后的剩余量，包括煤層顆?；|(zhì)表面吸附氣，割理、裂隙游離氣，煤層水中溶解氣和煤層之間薄砂巖、碳酸鹽巖等儲層夾層間的游離氣。煤層氣是一種由煤層自生自儲的非常規(guī)氣藏。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,二、煤層氣賦存特征 由于潔凈能源、煤礦安全、環(huán)境保護(hù)等多重效益，自20世紀(jì)70年代以來，煤層氣日益受到各個國家的重視。美國是世界上最早、也是目前

7、唯一實現(xiàn)煤層氣工業(yè)性開發(fā)的國家。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,（一）煤層氣的成分及其賦存狀態(tài) 1.煤層氣的成分 煤層氣的成分有甲烷、二氧化碳、氮、重?zé)N氣（乙烷、丙烷、丁烷、戊烷及其它化合物）、氫、一氧化碳、二氧化硫、硫化氫、以及氦，氖、氬、氪、氙等稀有氣體。其中，甲烷含量最高，可達(dá)90％以上，重?zé)N含量一般為1％～4％至15％～20％，氮含量小于l％。 由此可知，煤成氣主要成分為甲烷，所以又稱為煤層甲烷或煤礦

8、瓦斯。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,2.煤層氣的賦存狀態(tài) 煤層氣以游離狀態(tài)、吸附狀態(tài)和溶解狀態(tài)賦存于煤層內(nèi)。①游離狀態(tài)的煤層氣，游離狀態(tài)的煤層氣一般約占10％～20％。②吸附狀態(tài)的煤層氣，這種賦存狀態(tài)的煤層氣往往占約80％～90％。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,③吸附-解吸動態(tài)平衡:兩種狀態(tài)下的煤層氣，在一定的壓力和溫度條件下處于動平衡狀態(tài)，當(dāng)壓力和溫度變化時，彼此可以相互轉(zhuǎn)化。當(dāng)壓力增加、溫度降低時

9、，—些游離狀態(tài)的煤層氣較多地變?yōu)槲綘顟B(tài)；反之，則相反。因此，這是一種可逆的過程。在一定條件下，被吸附的氣體分子與煤的內(nèi)表面脫離而呈游離狀態(tài)，稱作解吸。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,,吸附 解吸 動態(tài)平衡,,,,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,煤層氣的產(chǎn)出是排水降壓過程，是解吸－ 擴(kuò)散－滲流耦合、氣－水兩相滲流的復(fù)雜過程,煤層是典型的裂隙－孔隙型儲層,第十一章 §

10、2 煤成氣及煤層氣,3.煤層氣含量 單位體積或單位重量煤內(nèi)游離狀態(tài)與吸附狀態(tài)煤層氣之和，稱為煤層氣含量或煤層瓦斯含量。它代表了煤化作用中產(chǎn)生的煤層氣量與歷經(jīng)地質(zhì)時間所丟失的煤層氣量之差。在實驗室條件下，煤層氣含量是指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（即在0℃和760mm汞柱下）每噸或每立方米的煤內(nèi)所含的煤層氣量。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,4.逸散氣、解吸氣和殘余氣 煤層氣是混合氣而非單一甲烷氣體。煤層氣在煤層中的賦存狀態(tài)會因

11、外界條件的改變而發(fā)生變化，所以在測定煤的含氣量時，按采集氣樣的過程和測定方法的不同，可劃分為逸散氣、解吸氣和殘余氣。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,①逸散氣是指在采集過程中，由于壓力、溫度等的變化而發(fā)生解吸所逸散掉的煤層氣； ②解吸氣是指樣品在密封后，在與解吸裝置連通進(jìn)行解吸測定而得出解吸氣量； ③殘余氣則是指經(jīng)解吸后殘留的部分。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,（二）煤層氣的形成 煤層氣

12、的形成主要決定于煤化作用的過程和煤的不同顯微組分。 1.煤化作用產(chǎn)生氣態(tài)物質(zhì)是形成煤層氣的基礎(chǔ)：煤化作用中隨溫度、壓力的增加，煤的揮發(fā)分逐漸減少，由褐煤、煙煤到無煙煤，揮發(fā)分大約從50％降至5％左右。這些揮發(fā)分主要以CH4、CO2、H20、N2、NH4等氣態(tài)產(chǎn)物形式逸出，形成煤成氣的基礎(chǔ)。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,2.煤化躍變對煤層氣形成起重要作用,在煤化作用多次躍變中，不僅發(fā)生煤的變質(zhì)，而且每次躍變都相應(yīng)出現(xiàn)

13、一次成氣的高峰。Karweil（1969）據(jù)此提出了各階段煤化作用的產(chǎn)氣量（圖11-2）。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,,在全部煤化作用的過程中，煤中有機(jī)質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元（縮合稠環(huán)芳烴體系）不斷減少所帶有的側(cè)鏈和官能團(tuán)，如羥基—OH、甲基—CH3、羧基—COOH、醚基—O—等；可形成各種揮發(fā)性產(chǎn)物，其中甲烷逐漸增多，特別是在煙煤轉(zhuǎn)變?yōu)闊o煙煤的第三次躍變，釋放出大量甲烷。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,從圖11-

14、3可看出，煤化過程中產(chǎn)出以CH4為主的揮發(fā)性產(chǎn)物，同時發(fā)生芳核進(jìn)一步縮合。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,,煤化作用中不同官能團(tuán)和芳核縮合程度的演化，還可從煤的紅外光譜圖上出現(xiàn)的特征性的吸收帶反映出來。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,3.煤化作用中，煤的不同顯微組分對成氣的貢獻(xiàn)不同,Jüntgen（1966）研究了這種差異，并得出自肥煤到無煙煤階段（Cdaf=85％～95％），類脂組、鏡質(zhì)組和惰性組三種

15、不同顯微組分的脫氣階段和數(shù)量均各有區(qū)別。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,我國科學(xué)工作者的研究，也反映出類似的變化。即當(dāng)達(dá)到一定煤化階段后，各類組分累計產(chǎn)氣率逐漸增高，但各自的成烴貢獻(xiàn)不同。根據(jù)長慶石油開發(fā)設(shè)計研究院的資料，其最終產(chǎn)氣能力比為類脂組：鏡質(zhì)組：惰性組=3:1:0.8。據(jù)劉德漢、傅家謨所得數(shù)據(jù)（無壓真空封閉體系，溫度500℃，時間ll0h的熱演化產(chǎn)氣實驗），惰性組產(chǎn)氣率為43.9ml/g，鏡質(zhì)組為惰性組的4.3倍，

16、類脂組為惰性組的11倍。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,（三）影響煤層氣含量的地質(zhì)因素 ①煤層中煤成氣的形成首先決定于煤化作用程度和煤的顯微組分。一般煤化程度增高，產(chǎn)生的煤層氣增多。 ②煤層內(nèi)的煤層氣含量是游離瓦斯及吸附瓦斯量的總和，且后者是主要部分。煤吸附甲烷的能力受到許多因素的影響，其中溫度的降低、水分的減低和煤化程度的增高都能促使吸附能力的增強(qiáng)。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,,通常，煤的瓦斯吸附能力可

17、作為煤化程度和埋藏深度的函數(shù)。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,③煤的煤巖顯微組分的不同，也影響煤的甲烷吸附能力。 ④煤層頂、底板巖石的透氣性和厚度也是影響煤層氣含量的因素之一，它對煤層瓦斯的保存和逸散起著重要作用。⑤地質(zhì)構(gòu)造因素的重要作用。當(dāng)煤層圍巖透氣性小時，表現(xiàn)得尤為明顯。煤盆地所處的大地構(gòu)造位置及其構(gòu)造演化對煤層氣的形成和保存起了主導(dǎo)作用。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,⑥煤層的賦存埋藏深度與瓦斯含量關(guān)

18、系也較為密切。 在露頭附近，煤層發(fā)生風(fēng)化，其分帶自淺而深： 第一帶:為二氧化碳—氮氣帶，氮氣占80％～90％，二氧化碳占10％～20％，沒有甲烷。 第二帶:為甲烷—氮氣帶，甲烷含量少于50％，氮氣大于50％。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,第三帶:為氮氣—甲烷帶，甲烷含量為50％～70％，氮氣含量相應(yīng)占50％～30％。第四帶:為甲烷帶，甲烷含量大于70％，其余則為氮和其它氣體。⑦地下水活動強(qiáng)弱往往

19、也使瓦斯含量降低或增高。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,(四)煤層氣資源的勘探開發(fā) 1.勘探開發(fā)研究階段 （1）煤礦瓦斯井下抽放與油效階段 這一階段從20世紀(jì)50年代開始，到70年代末，主要目的是為減少煤礦瓦斯災(zāi)害而進(jìn)行的煤礦井下瓦斯抽放與利用。煤礦瓦斯抽放是減少礦井和采區(qū)瓦斯涌出量的有效方法，也是防止煤與瓦斯突出的主要措施之一。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,（2）煤層氣勘探開發(fā)試驗初期階

20、段 這一階段從20世紀(jì)70年代末，到90年代初。仍以煤礦安全為主要目的，部分礦井同時進(jìn)行煤層氣開采試驗，先后在撫順龍鳳礦、陽泉礦區(qū)、焦作中馬村礦、湖南里王廟礦等打過地面鉆孔40余個，并且進(jìn)行了水力壓裂試驗和研究。這一階段主要是借用美國的技術(shù)和經(jīng)驗，但對于地質(zhì)條件復(fù)雜的中國含煤區(qū)不甚適用，因此未獲得突破性進(jìn)展。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,（3）煤層氣勘探開采試驗全面展開階段 從20世紀(jì)90年代初開始至今，從

21、優(yōu)質(zhì)能源的利用出發(fā)，開展了煤層氣的勘探試驗，取得了實質(zhì)性的突破與進(jìn)展。石油、煤炭、地礦系統(tǒng)和部分地方政府積極參與這項工作，許多國外公司也積極投資在中國進(jìn)行煤層氣勘探試驗。1990年以來，全國已有30多個含煤區(qū)進(jìn)行了煤層氣勘探鉆井，已鉆成勘探和生產(chǎn)試驗井119口。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,2．煤層氣開發(fā)方式及技術(shù) 當(dāng)前技術(shù)比較成熟的煤層氣開發(fā)方式有3種，即地面垂直井、地面采動區(qū)井和井下水平孔（即煤礦井下瓦斯抽放）

22、。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,（1）地面垂直井開采 地面垂直井，是在地面打鉆井進(jìn)入尚未進(jìn)行開采活動的煤層，通過排水降壓使煤層中的吸附氣解吸出來，由井筒流到地面。這種開采方式氣產(chǎn)量大、資源回收率高、機(jī)動性強(qiáng)，可形成規(guī)模效益。它要求有厚度較大的煤層或煤層群，煤儲層的滲透性要較好，以及較有利的地形條件等。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,（2）井下瓦斯抽放 瓦斯抽放，是從煤礦井下采掘巷道中打鉆孔，在地

23、面通過瓦斯泵造成負(fù)壓來抽取煤層中的氣體。這種方式在煤炭系統(tǒng)稱為礦井瓦斯抽放。礦井瓦斯抽放產(chǎn)量小，資源回收利用率低，井下作業(yè)難度較大，并受制于煤礦采掘生產(chǎn)的進(jìn)程。其適用條件比較廣泛。它多以礦井安全生產(chǎn)為目的，并兼及煤層氣資源的回收利用。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,（3）地面采動區(qū)井 地面采動區(qū)井（英文稱Gob Well），是從地面打鉆孔進(jìn)入煤礦采動區(qū)上方或廢棄礦井，利用自然壓差或瓦斯泵抽取聚集和殘留在受采動影響區(qū)的

24、巖石、未開采煤層之中以及采空區(qū)內(nèi)的煤層氣。地面采動區(qū)井初期產(chǎn)量較大，但單井服務(wù)年限較短，一般為1～2年。采動區(qū)井嚴(yán)格受采煤活動的控制，并要求在主采煤層之上賦存多個煤層，以保證有足夠的氣源。,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,3.中國煤層氣開發(fā)前景展望及可持續(xù)發(fā)展（1）我國有豐富的煤層氣資源 我國煤層氣資源量位居世界第二位。 （2）國家能源戰(zhàn)略和煤礦安全的需要（3）各方面十分重視煤層氣的開發(fā)利用（4）煤層氣勘探已

25、初見成效（5）外部環(huán)境不斷改善,第十一章 §2 煤成氣及煤層氣,§3 伴生微量元素,第十一章 煤的共、伴生礦產(chǎn),第十一章 §3 伴生微量元素,一、概述 煤主要是由植物殘骸形成的固體可燃礦產(chǎn)，其組成中既有有機(jī)質(zhì)，也有無機(jī)質(zhì)，幾乎包含了地殼內(nèi)常見礦物的各種元素，目前已發(fā)現(xiàn)的與煤伴生的元素已有60多種。這些伴生的元素雖含量不高，但大部分的平均含量都超過了地殼中該元素的平均含量（克拉克值）。,1.煤中

26、微量元素的聚集（來源） 煤中微量元素的聚集決定于成煤原始物質(zhì)的元素組成、煤的形成環(huán)境特征，以及成煤期和成煤期后所經(jīng)歷的各種物理化學(xué)作用及地球化學(xué)作用。 依據(jù)煤中伴生微量元素與成煤作用的關(guān)系，其來源是： ①在造煤植物生存狀態(tài)時具有的，以后又帶入煤中；,第十一章 §3 伴生微量元素,②在成煤植物死后堆積于泥炭沼澤中，由于外部營力（如風(fēng)，水，大氣降水等）的作用帶進(jìn)了礦物雜質(zhì)；③在成煤物質(zhì)形成泥炭并被埋藏后，在

27、煤化作用的過程中因地殼中的循環(huán)由水從上覆地層中淋溶滲濾沿孔隙及構(gòu)造裂隙帶入到煤中；④在成煤之后，由于后期火成巖侵入接觸、揮發(fā)氣體、熱液活動帶入到煤中的。,第十一章 §3 伴生微量元素,2.有機(jī)質(zhì)對煤中伴生微量元素的富集的作用 ①吸附作用：植物殘骸在沼澤內(nèi)的腐解過程對元素的遷移和富集具有更為突出的作用。煤中微量元素的富集基本是化學(xué)和物理的吸附作用，即成煤物質(zhì)分解所形成的腐植酸和腐植質(zhì)具有很高的吸附能力，這在成煤的初期

28、階段對微量元素的富集是有利的原因。,第十一章 §3 伴生微量元素,②配合作用：可以改變一些微量元素的遷移和富集能力，即在泥炭沼澤中由于含氨基、羥基、羧基等功能團(tuán)和腐植質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)，它們都可作為配位體與金屬離子相配合。有的元素形成的金屬有機(jī)配合物難溶于水，從而因其遷移的能力降低而富集，有的則易溶于水而大大增加了該元素的遷移能力。,第十一章 §3 伴生微量元素,③成煤環(huán)境的影響：煤中的微量元素含量多少，明顯地依賴于成

29、煤環(huán)境，尤其是環(huán)境的pH和Eh值的變化，這種變化不僅影響到煤巖組分的差異、沼澤環(huán)境的不同，也影響到微量元素的聚集和分散。,第十一章 §3 伴生微量元素,④變質(zhì)作用：煤中微量元素的富集也受到接觸變質(zhì)作用及區(qū)域變質(zhì)作用的影響。接觸變質(zhì)作用往往是由較年青的火成巖侵入而造成，大多伴有礦化作用，由于侵入體具有揮發(fā)性氣體及熱液等作用，從而使一些微量元素富集。區(qū)域變質(zhì)作用明顯地影響到許多元素，如硼、鍺等的富集，且隨著變質(zhì)程度的增高使微量元

30、素含量減少。,第十一章 §3 伴生微量元素,⑤所在層位：許多微量元素的富集常常與煤層的地層層位有關(guān)，在煤層內(nèi)又往往富集于煤層的近頂、底板和近夾矸的分層中。 ⑥無機(jī)礦物的影響和作用：一些微量元素是隨著某種成因類型的礦物質(zhì)（即微量元素載體）進(jìn)入煤層或泥炭層后與有機(jī)質(zhì)相結(jié)合，因此這種礦物質(zhì)愈多，煤中微量元素聚集得愈多。,第十一章 §3 伴生微量元素,⑦煤層形成的古地理條件也影響微量元素的富集：如靠近含煤盆地的

31、邊緣或近物源區(qū)的煤中，微量元素有富集的趨勢；有些微量元素在陸相煤盆地內(nèi)含量高，近海煤盆地內(nèi)則含量低，如煤中的鍺等。此外，有些煤中的微量元素富集與同期或準(zhǔn)同期巖漿活動和火山活動有關(guān)。,第十一章 §3 伴生微量元素,二、 煤中主要微量元素 1.鈾 鈾是現(xiàn)代原子能工業(yè)主要的原料，與煤伴生的鈾礦是該種礦床的重要類型之一。煤中伴生鈾的工業(yè)品位要求一般為0.02％。目前已知具有工業(yè)價值的富鈾煤層大多形成于陸相沉積環(huán)境，

32、尤其在褐煤層中較多。鈾在煤中主要以鈾的有機(jī)化合物出現(xiàn)。 鈾多富集于煤層的頂、底板附近，并向煤層中心含量逐漸減低。鈾含量與煤巖組分的關(guān)系，往往顯示凝膠化組分多時含鈾較高。在含煤巖系各煤層中，鈾的分布多富集于煤系的底部煤層。,第十一章 §3 伴生微量元素,2.鍺 鍺屬稀有分散元素，它主要以伴生組分賦存于煤層中。鍺在煤層內(nèi)的分布往往富集于頂、底板附近；此外，在薄煤層和透鏡體中鍺的含量較為富集。 煤中鍺的主要賦存狀態(tài)

33、，有的以腐植酸鹽的形式存在，有的以吸附狀態(tài)或其它鍺金屬有機(jī)化合物的形式存在，另有的以硅酸鹽或硫化物形式及含鍺的氧化物形式存在。,第十一章 §3 伴生微量元素,3.釩 釩的分布相當(dāng)分散，多與其他元素伴生形成含釩礦床。 釩在沉積巖層中的富集與有機(jī)質(zhì)有密切關(guān)系。釩在海底沉積物中得到富集。 釩的賦存狀態(tài)，有的富集于有機(jī)質(zhì)中，有的富集于黏土礦物中，有的則形成獨立的釩礦物。,第十一章 §3 伴生微量元

34、素,§4 黏土礦物與鋁土礦,第十一章 煤的共、伴生礦產(chǎn),第十一章 §4 黏土礦物與鋁土礦,一、粘土礦產(chǎn) 與煤層共生或伴生的重要非金屬礦產(chǎn)。比較典型的是“煤系高嶺巖（土）”。特別在華北地區(qū)煤系中廣泛分布、品質(zhì)優(yōu)良。 1.分布地區(qū)：內(nèi)蒙古、山西、河南、河北、山東、安徽等地。,2.類型 根據(jù)其與煤層的關(guān)系，劃分為3類： （1）煤層夾矸及頂、底板型：賦存于煤層中作為煤層中的夾石層、煤層頂板和底

35、板，分布較為穩(wěn)定，作為標(biāo)志層。 （2）與煤層不相鄰型：作為一個獨立的礦層出現(xiàn)，與煤層有一定的距離。 （3）軟質(zhì)型高嶺巖：在地表露頭或地下淺處與風(fēng)化煤伴生，富含有機(jī)質(zhì)，具有高可塑性，質(zhì)軟。,第十一章 §4 黏土礦物與鋁土礦,3.黏土礦物特征 （1）黏土顆粒的定向性與組構(gòu)特征 泥巖中黏土顆粒的排列狀況,即是走向性排列還是任意雜亂排列（張鵬飛等，1993），這些特征有助于沉積環(huán)境分析。一般陸相淡水黏土的定向

36、性較好，片狀黏土近于平行排列，具有平疊狀構(gòu)造特征，而絕大部分半咸水、海水黏土礦物定向性較差，排列雜亂，一般為凝聚狀集合體，有時顯蜂巢狀構(gòu)造。,第十一章 §4 黏土礦物與鋁土礦,圖11-7 黏土礦物組構(gòu)、成分、有機(jī)碳及碳酸鹽含量之間的關(guān)系（據(jù)Odom，1967）1-Brercton灰?guī)r；2-泥巖；3-泥灰?guī)r；4-綠色頁巖；5-灰色頁巖；6-黑色頁巖；7-煤,,Odom（1967）用x射線衍射法研究了美國中陸區(qū)賓夕法尼亞紀(jì)頁

37、巖，得出其中黏土顆粒的定向性是隨著有機(jī)質(zhì)的增加而變好，隨著碳酸鹽含量的增加而變差。,第十一章 §4 黏土礦物與鋁土礦,不同的黏土礦物，其形成需要不同的物理、化學(xué)條件。一般來講，高嶺石在中性一酸性條件下形成，而蒙脫石、伊利石、綠泥石則是在堿性條件下形成。,（2）黏土礦物組合,圖11-8 幾種黏土礦物的形成條件（據(jù)Degens，1965）,第十一章 §4 黏土礦物與鋁土礦,不同的沉積環(huán)境，其介質(zhì)的pH值及Eh值均不同，

38、因而就有不同的黏土礦物組合。所以，可根據(jù)黏土礦物組合來推斷沉積環(huán)境。通常認(rèn)為，在陸相或與陸相有關(guān)的淡水酸性環(huán)境中以高嶺石為主，而在半咸水或咸水堿性環(huán)境中以伊利石、蒙脫石為主。,第十一章 §4 黏土礦物與鋁土礦,劉光華（1987）報道了我國豫西晚古生代煤系中海相、海灣相和三角洲前緣、分流間灣亞相中，主要黏土礦物類型為伊利石一蒙脫石一高嶺石組合（以相對含量多少為序排列），在上三角洲以平原淡水作用為主的分流河道、泛濫盆地亞相中主要黏

39、土礦物為高嶺石一伊利石組合。,第十一章 §4 黏土礦物與鋁土礦,圖11-9 禹縣煤田250鉆孔上二疊統(tǒng)上石盒子組沉積環(huán)境與黏土礦物分布（據(jù)劉光華，1987）1-砂巖；2-泥巖；3-砂質(zhì)泥巖；4-煤層；5-板狀交錯層理；6-槽狀交錯層理；7-波狀交錯層理；8-透鏡狀層理；9-雙向交錯層理；10-泥礫；11-潛穴；12-舌形貝；13-頭足類；14-根化石；15-淡水；16-海水-半咸水,,第十一章 §4 黏土礦物與鋁

40、土礦,劉欽甫（1990）在研究我國湖南測水組含煤巖系時發(fā)現(xiàn)，高嶺石與伊利石在垂向上的含量變化呈明顯的相互消長關(guān)系，并且發(fā)現(xiàn)垂向上各黏土礦物的含量變化與沉積環(huán)境密切相關(guān)。,圖11-10 湖南測水組黏土礦物垂向分布（%）（據(jù)劉欽甫，1990）,第十一章 §4 黏土礦物與鋁土礦,一般從陸到海，高嶺石含量減少，伊利石、蒙脫石增多。,圖11-11 從濱岸向海洋方向黏土礦物成分的變化（據(jù)Potter，1980）,第十一章 §

41、;4 黏土礦物與鋁土礦,造成不同環(huán)境有不同黏土礦物組合的兩種原因： ①黏土顆粒的化學(xué)與膠體化學(xué)分異作用的影響 黏土礦物有較強(qiáng)的陰離子交換和吸附能力，對介質(zhì)的地化條件要求嚴(yán)格。 ②黏土礦物機(jī)械分異作用的影響 在沉積過程中，不同粒徑的黏土顆粒會隨水動力條件的逐漸減弱而按顆粒的大小依次沉積。,第十一章 §4 黏土礦物與鋁土礦,二、鋁土礦 鋁土礦是富含鋁礦物（鋁的氫氧化物）的沉積巖，其中Al2

42、O3＞40%，Al2O3/ SiO2≥2。Al2O3＞50%的鋁土礦，則稱高鋁黏土。 中國鋁土礦主要分布在華北、中南、西南地區(qū)，其中，截至2006年末，山西地區(qū)鋁土礦探明儲量達(dá)到了9×108t，占全國首位，其次為貴州、河南、廣西等省區(qū)，以上4個省區(qū)的鋁土礦儲量總和占全國總儲量的80%。,第十一章 §4 黏土礦物與鋁土礦,中國鋁土礦和高鋁黏土資源量居世界前列。 鋁土礦的時、空分布機(jī)

43、制與其紅土化及鋁土礦化的程度有關(guān)，直接受古濕熱氣候、構(gòu)造長期穩(wěn)定、準(zhǔn)平原化、排水條件好、沉積間斷時間長、有機(jī)質(zhì)的作用，以及沉積后各個階段的不斷變化和構(gòu)造上的破壞等的影響。,第十一章 §4 黏土礦物與鋁土礦,劉長齡等將我國鋁土礦劃分為11個成礦區(qū)帶,圖11-12 中國各時代鋁土礦及成礦區(qū)帶分布圖（據(jù)劉長玲等，1990）1-早石炭世鋁土礦；2-中石炭世鋁土礦；3-晚石炭世鋁土礦；4-早二疊世鋁土礦；5-晚二疊世鋁土礦；6-中

44、生代鋁土礦；7-新生代鋁土礦；①康滇成礦帶；②黔鄂成礦區(qū)；③中朝成礦區(qū)；④南天山成礦帶；⑤湘黔成礦區(qū)；⑥滇桂成礦區(qū)；⑦閩南成礦區(qū)；⑧贛中成礦區(qū)；⑨滇西成礦區(qū)；⑩東南沿海成礦區(qū)；?桂中成礦區(qū),第十一章 §4 黏土礦物與鋁土礦,,這11個成礦帶主要包括康滇成礦區(qū)、黔鄂成礦帶、華北成礦區(qū)、南天山成礦帶、湘黔成礦區(qū)、滇桂成礦區(qū)、閩南成礦區(qū)、贛中成礦區(qū)、滇西成礦區(qū)、東南沿海成礦區(qū)、桂中成礦區(qū)，其中，具有開采工業(yè)價值的鋁土礦主要集中在黔鄂