煤岩结构纳米级变形与变质变形环境的关系  

作　　者：琚宜文[1] 姜波[2] 侯泉林[1] 王桂梁[2] 

机构地区：[1]中国科学院研究生院地球科学学院,北京100049 [2]中国矿业大学资源与地球科学学院,徐州221008

出　　处：《科学通报》2005年第17期1884-1892,共9页Chinese Science Bulletin

基　　金：国家重点基础研究发展规划(批准号:2002CB211704);国家自然科学基金(批准号:40172058);中国博士后科学基金(一等资助)(批准号:200403508);中国科学院王宽诚博士后工作奖励基金资助.

摘　　要：煤岩结构的纳米级变形与变质变形环境有着较密切的关系.在不同变质变形环境中,煤岩结构可以发生显微变形,甚至可以表现在纳米级尺度上,由此并导致分子结构和纳米级孔隙结构(<100nm)的变化,后者是煤层气的主要吸附空间.通过X射线衍射和液氮吸附法对不同变质变形环境、不同变形系列构造煤大的分子结构与纳米级孔隙结构特征进行了深入研究,并结合高分辨透射电子显微镜对大分子结构和孔隙结构直观观测,结果表明:构造煤大分子基本结构单元(BSU)堆砌度Lc从低煤级变质变形环境至高煤级变质变形环境增长较快,这主要反映了不同变形机制下构造煤不同变质变形环境的差异.尽管温度因素对大分子结构参数Lc的变化也取重要作用,但应力作用更明显.煤BSU堆砌度Lc以及La/Lc参数的变化反映了构造变形强弱的变化,可以当作构造煤结构纳米级变形程度的指示剂.由于温度、压力的增大,主要是定向应力的作用,分子的局部定向性增强,BSU内各碳网及BSU间排列的秩理化程度明显增强.对于纳米级孔隙结构的变形,随着应力作用的增强,同一变质变形环境不同类型构造煤纳米级过渡孔孔容所占比例明显降低,微孔及其以下孔径段孔容明显增多,可见亚微孔和极微孔;过渡孔比表面积所占比例大幅度降低,而亚微孔却增加得较快.非均质结构煤孔隙参数与弱脆性变形煤相当.但不同变质变形环境构造煤的纳米级孔隙的变形又有所区别.温度与围压条件对纳米级孔隙特征参数的演化也有一定的作用,但应力的变化却对纳米级孔隙特征参数的演化起到主要作用.

关 键 词：煤岩结构 纳米级变形 大分子结构 孔隙结构 变质变形环境 变形环境 纳米级 变质 煤岩 高分辨透射电子显微镜 

分 类 号：P618.11[天文地球—矿床学]