构造煤变形过程中矿物及元素响应——以朱仙庄矿8号煤为例

程国玺^1,2，姜波^1,2，刘和平^1,2，刘杰刚^1,2，宋昱^1,2

1. 中国矿业大学资源与地球科学学院2. 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室

摘 要：煤变形过程中矿物及元素的响应特征是构造煤研究的一个新领域,并可能为煤与瓦斯突出预测提供新的方法和手段。在淮北朱仙庄矿8号煤Ⅱ832工作面不同类型构造煤扫描电镜（SEM）,X射线衍射（XRD）,X射线荧光光谱（XRF）、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等实验测试的基础上,分析了煤构造变形过程中矿物及元素的响应特征,并探讨了其迁移聚集模式。结果显示,随着构造变形的增强,煤中矿物由完整的层片状破碎为残斑状,矿物薄膜甚至随煤体发生揉皱变形,同时由单矿物独立分布变为多矿物相互混杂,韧性变形煤中矿物种类及含量均有显著增加;煤中不同种元素对构造变形的敏感程度不同,可划分为脆性变形敏感型元素（主要包括Ca,Mg,Zn,Mn,Sb,Hg等元素）、韧性变形敏感型元素（主要包括Si,Al,K,Rb,Th,Cu,Th,Cu,Cr和REE元素等）和稳定或复杂变化型元素3类;结合不同类型构造煤结构及其应力应变环境的差异,将构造煤中矿物和元素迁移聚集概括为动力变质作用驱动、裂隙充填和韧性变形混合流变等3种模式。动力变质作用主要影响煤中有机元素及与有机质相关的元素类型;构造裂隙的发育及热液流体的充填导致了脆性变形煤中碳酸盐矿物、低温热液型硫化物矿物及相应元素的富集;韧性流变作用使得煤中黏土矿物及相应元素在韧性变形煤中相对富集。

关键词：构造煤;矿物和元素;敏感元素;迁移聚集模式;朱仙庄矿;