煤系石墨成矿机制、资源调查与开发利用专题

来源：煤田地质与勘探

煤系石墨是煤受岩浆热接触变质及构造动力变质作用的产物，多为隐晶质石墨，是石墨矿产的重要组成部分，属于战略性新兴矿产。与晶质石墨相比，煤系石墨具有矿体集中、品位高、易开发等特点，潜在资源量巨大。近年来在煤系石墨鉴别指标、成矿机制研究和资源调查评价等方面取得一系列新进展和新发现，显示了煤系石墨矿产良好的开发利用前景。本刊设立专题，选登的8篇论文展现了我国煤炭地质工作者在上述领域的最新研究成果，以期引起学术界和产业界的更多关注，加速推进煤系石墨矿产勘查和开发利用工作。

行业视野: 地质
类别; 44个
关键词; 29位
专家; 8篇
论文; 5715IP
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我国煤系石墨研究及资源开发利用前景

作者(Author)：曹代勇, 王路, 刘志飞, 丁正云, 李阳, 束振宇

摘要：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。

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煤田地质与勘探

2020年第01期

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福建煤系石墨资源状况和开发前景

作者(Author)：陈泉霖, 程乔, 邓瑞锦, 林晓炎, 王路, 丁正云, 李阳

摘要：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。

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煤田地质与勘探

2020年第01期

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湖南省煤系石墨成矿规律与找矿方向探讨

作者(Author)：莫佳峰, 赵训林, 朱文卿, 李焕同

摘要：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。

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煤田地质与勘探

2020年第01期

627

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超无烟煤中石墨微晶产出状态与成因

作者(Author)：李久庆, 秦勇, 陈义林

摘要：超无烟煤(也称变量无烟煤)中广泛发育石墨微晶，为深入分析煤中石墨微晶产出特征及成因，以福建省永安煤田典型样品为例，采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等测试方法，识别并分析煤中石墨微晶的光学性质、物质组成、晶体结构等特征，并探讨其成因。结果显示：石墨微晶主要产出于煤中微裂缝和空腔内，多数具有类似于石油焦的纤维状显微结构，可见气泡膜状结构；石墨微晶最大反射率为9.29%~10.83%，远远高于煤中原有显微组分；正交偏光加石膏试板观测条件下，石墨微晶呈现一级黄、二级蓝干涉色以及镶嵌状、区域状、纤维状等显微结构，局部定向性明显。扫描电镜加电子探针探测显示，石墨微晶多呈鳞片状并见流动状结构和气孔构造，同时显示出纯碳特点。高分辨率透射电镜观测到石墨微晶晶格条纹呈平直定向排列，选区电子衍射呈现典型的石墨晶格环斑模式。初步分析认为，煤中石墨微晶的碳质来源于高度熔融的(变)壳质组和富氢(变)镜质体，热源为侵入煤田周边及盆地底部的燕山期花岗岩，熔融含碳物质在孔缝空间内汇聚流动并在高温下脱除杂质元素，然后在强大岩浆侵位压力下结晶形成秩理性显著的石墨微晶；同时，也不排除渗出沥青质体再次活化形成研究区煤中石墨微晶的可能性。

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煤田地质与勘探

2020年第01期

692

593
高煤级煤—隐晶质石墨的Raman光谱表征及结构演化

作者(Author)：李焕同, 王楠, 朱志蓉, 范晶晶, 张卫国

摘要：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，Rmax>6.5%、P(D1–G)<235 cm–1、P(S2–S4)>525 cm–1以及半峰宽比显著下降、La/Lc减小2~3倍，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)、ID1/IG与AD1/AG显著降低，La、Lc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。

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煤田地质与勘探

2020年第01期

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湖南新化煤系石墨结构演化及其热反应行为

作者(Author)：李阔, 刘钦甫, 宋波涛, 张帅, 毋应科

摘要：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。

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煤田地质与勘探

2020年第01期

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湖南鲁塘煤系石墨矿区构造格局及控矿机制

作者(Author)：王路, 彭扬文, 曹代勇, 丁正云, 莫佳峰

摘要：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。

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煤田地质与勘探

2020年第01期

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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

作者(Author)：丁正云, 王路, 曾欢, 李阳, 陈泉霖, 邓瑞锦, 程乔, 林晓炎, 曹代勇

摘要：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。

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煤田地质与勘探

2020年第01期

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