第31卷，第8期 2011年8月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
煤岩变质变形作用的谱学研究李小诗，琚宜文'，侯泉林，林红
Vol. 31,No. 8,pp2176-2182
August，2011
中国科学院计算地球动力学重点实验室，中国科学院研究生院地球科学学院，北京
100049
摘要为了探讨不同变质程度煤在不同变形机制和变形强度影响下的结构成分演化，该文对准北煤田经历不同变质变形作用的构造煤样品进行了傅里叶变换红外光谱(FTIR)和激光Raman光谱的测试和分析。 FTIR显示，变质和变形作用对大分子结构的降解和缩案过程有着不间程度的影响；激光Raman光谱易示，变形作用导致大分子结构中次生结构缺陷的产生，变质作用对次生结构缺陷和芳族总量也有一定的影响，综合研究表明：韧性变形将应力作用转换成应变能，对降解和缩案产生明显的影响，而胞性变形将应力作用转换成热能，促进降解的进行，对缩案作用的影响较小。低变质阶段煤岩以降解作用为主，高变质阶段则以缩案作用为主。在变质变形作用的影响下，脱落的小分子优先补充嵌人大分子结构的次生结构缺陷中或残留的芳环缩案形成芳族结构，从而提高煤岩结构的稳定性，且韧性变形比脆性变形更容易导致次生结构缺陷的形成。
关键调构造煤；变质变形作用；变形机制；大分子结构；次生结构缺陷中图分类号：P618.1
文献标识码：A
引言
DOI; 10, 3964/j. issn. 10000593(2011)08-2176-07
经较为丰富(3%，而有关不同变形机制和变形强度构造煤的FTIR和激光Raman光谱研究，以及大分子结构内部具体
煤若大分子结构及成分的研究是煤化学研究中最重要也是最复杂的基础性研究(14)，前人已经在此方面取得了显著的进展，傅里叶变换红外光谱(FTIR)和激光Raman-光谱作为研究煤结构和化学成分分析的有效手段越来被煤化学研究所重视"")。研究发现随着变质程度的提高，原生结构煤中芳族结构相对增多、增大，脂族和官能团支链相应减小，富氧富氧程度降低，缩合程度逐步提高，到无烟煤时则主要由缩聚的芳核组成，缩合程度进一步提高35.n，我国古生代煤盆地以经历了复杂的构造演化为特点，构造变形作用使煤层发生了强烈的改造，形成了不同类型的构造煤3]，所以相比于原生结构煤，构造煤大分子结构演化的特点及进行的具体方式却复杂得多711。在自然界温度、压力和时间等多种因索作用下，成岩作用形成的竭煤都会经历不同程度的变质作用，如果煤层受到构造应力等影响还会产生一定程度的变形作用。不过即使煤若经历过变形作用，其变形过程和变形机制(脆性变形和闭性变形)也不尽相同(3%。对于构造煤FTIR的基团吸收频率与变质程度变化的研究资料已
演化过程和机理的分析则比较少见。构造煤的变形机制不间，对其物理化学结构产生的影响也不相同"13,1)，本文在对准北煤田构造煤FTIR和激光Raman光谱测试的基础上，分析讨论了不同变形机制的构造煤大分子结构随变质变形程度的变化特征，并试图从构造变形作用对大分子结构缺陷及化学结构的影响方面来对其机理进行解释。
构造煤样品和实验
不同变质变形作用的构造煤样品主要取自准北煤用二叠系煤层，变质程度位于0.7%～3.1%之间。受中生代构造影剩，这煤层多保存于断陷地块内，尤其是向斜部位。在含煤地层分布区，构造对煤层产生明显的破坏作用，形成不同类型的构造煤
所采构造煤样晶均进行了前期脱矿物与镜质组分高处显微组分及镜质组反射率的测定。前期脱矿物与镜质组理、
分离处理包括用HCI和HF进行的脱矿物处理以及用苯和 CCL进行的镜质组离心分高处理，目的是使样品中矿物质含
收稿日期：2010-09-30，修订日期：2010-12-10
基全项目：国家自然科学基金项目（40772135，40972131，41030422），国家重点基础研究发展规划（973）项目（2009CB219601，
2006CB202201)和中国科学院战略性先导科技专项课题（XDA05030100）资助
作者简介：李小诗，女，1984年生，中国科学院研究生院地球科学学院博士研究生
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