华北南部构造煤纳米级孔隙结构演化特征及作用机理

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• 出版年：2005
• 作者：琚宜文；姜波；侯泉林；王桂梁；方爱民
• 单位1：中国科学院研究生院地球科学学院
• 单位2：中国矿业大学资源与地球科学学院
• 出生年：1963
• 学历：博士
• 职称：高级工程师
• 语种：中文
• 作者关键词：构造煤；纳米级孔隙结构；连通性；煤大分子结构；构造应力
• 起始页：269
• 总页数：16
• 经费资助：注：本文为国家自然科学基金项目（编号40172058）、国家重点基础研究发展规划“973”项目（编号2002CB211704）、中国博士后科学基金（编 号200403508）和中国科学院王宽诚博士后工作奖励基金项目资助的成果。
• 刊名：地质学报
• 是否内版：否
• 刊频：双月刊
• 创刊时间：1922
• 主管单位：中国科学技术协会
• 主办单位：中国地质学会
• 主编：陈毓川
• 地址：北京阜成门外百万庄路26号
• 邮编：100037
• 电子信箱：geoview@public.bta.net.cn
• 卷：79
• 期：2
• 期刊索取号：P206.3141

摘要

构造煤是在构造应力作用下，煤体发生变形或破坏的一类煤，在世界主要产煤国家皆有分布。构造变形不同程度的改变着煤的大分子结构和化学成分，而且也影响到构造煤的纳米级孔隙结构《100nm)，它是煤层气的主要吸附空间。通过构造煤显微组分和镜质组油浸最大反射率的测定，采用液氮吸附法对不同变质变形环境、不同变形系列构造煤的纳米级孔隙分类、孔隙结构特征进行了深入系统的研究，并结合高分辨透射电子显微镜和X射线衍射对大分子结构和孔隙结构的分析，结果表明：不同类型构造煤纳米级孔径结构自然分类，可将孔径结构划分为过渡孔(15～100nm)、微孔(5～15nm)、亚微孔(2. 5～5nm)和极微孔(<2.5nm)4类。低煤级变形变质环境中随着构造变形的增强，不同类型构造煤过渡孔孔容明显降低，微孔及其下孔径段孔容明显增多，可见亚微孔和极微孔，过渡孔的比表面积大幅度降低，而亚微孔的却增加得较快。从脆韧性变形煤至韧性变形煤，总孔体积、累积比表面积、N2吸附量随着构造变形的增强，这些结构参数均迅速增加，但中值半径进一步下降。非均质结构煤孔隙参数与弱脆性变形煤相当。中、高煤级变形变质环境形成的各种类型构造煤与低煤级变质变形环境相比，孔隙参数的变化基本一致。但不同类型构造煤的变化又有所区别。总之，与热力作用对构造煤纳米级孔隙特征参数影响相比，构造应力的强弱却对孔隙特征参数的演化起到决定性作用。热力条件下，其孔隙结构以过渡孔和微孔为主，连通性较好。在应力条件下，随着构造变形的增强，出现局部的定向排列，孔隙结构以微孔和亚微孔为主，并出现了极微孔，连通性较差。在芳香结构单元局部定向过程中，定向与非定向的结构单元之间形成了一种特有的细颈瓶孔。