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大同煤田煤系高岭岩赋存特征和成矿机理研究

柳建平 刘霖松 刘迪 张帅 雷浩晨

柳建平, 刘霖松, 刘迪, 张帅, 雷浩晨. 大同煤田煤系高岭岩赋存特征和成矿机理研究[J]. 矿业科学学报, 2023, 8(3): 315-322. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.03.004
引用本文: 柳建平, 刘霖松, 刘迪, 张帅, 雷浩晨. 大同煤田煤系高岭岩赋存特征和成矿机理研究[J]. 矿业科学学报, 2023, 8(3): 315-322. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.03.004
Liu Jianping, Liu Linsong, Liu Di, Zhang Shuai, Lei Haochen. Occurrence characteristics and formation mechanism of coal-bearing kaolinite rocks in Datong coalfield[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2023, 8(3): 315-322. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.03.004
Citation: Liu Jianping, Liu Linsong, Liu Di, Zhang Shuai, Lei Haochen. Occurrence characteristics and formation mechanism of coal-bearing kaolinite rocks in Datong coalfield[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2023, 8(3): 315-322. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.03.004

大同煤田煤系高岭岩赋存特征和成矿机理研究

doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.03.004
基金项目: 

山西省科技重大专项 20181101003

国家重点研发计划 2019YFC1904903

详细信息
    作者简介:

    柳建平(1976—),男,山西朔州人,高级工程师,主要从事煤田地质勘查方面的研究工作。Tel:13903491785,E-mail:491634889@qq.com

    通讯作者:

    刘霖松(1994—),男,吉林松原人,博士研究生,主要从事煤田地质学、黏土矿物学方面的研究工作。Tel:13263121366,E-mail:linsong3260@163.com

  • 中图分类号: P631

Occurrence characteristics and formation mechanism of coal-bearing kaolinite rocks in Datong coalfield

  • 摘要: 大同煤田含煤地层中富含具有工业价值的高岭岩资源,为了确定这些煤系高岭岩的赋存特征和成矿机理,本文以大同煤田晚古生代太原组的高岭岩矿床为研究对象,采用野外地质调查、室内显微镜鉴定、XRD分析和地球化学分析等研究方法,对煤系高岭岩的赋存层位、结构组成、岩石类型及成因进行研究。结果表明:研究区高岭岩主要赋存在9号煤底板、8号煤底板、3-5号煤底板、3-5号煤夹矸和2号煤底-3号煤顶层间5个层位;岩石主要矿物成分为高岭石(含量60 % ~90 %),其次为石英,以及少量的长石、云母、菱铁矿、硬水铝石、锐钛矿等;高岭岩结构组分可划分为颗粒、高岭石晶粒、矿物碎屑和基质,岩石类型包括晶粒状高岭岩、隐晶质高岭岩、团块状高岭岩和砂质高岭岩;煤系高岭岩的成因主要为陆源搬运沉积形成和火山灰蚀变形成两种。
  • 图  1  研究区构造简图(改自Liu等[10])

    Figure  1.  Tectonic outline of the study area (modified from Liu et al. [10])

    图  2  大同煤田南阳坡2016-13钻孔柱状图及采样层位

    Figure  2.  Histogram of drill hole 2016-13 in Nanyangpo, Datong coalfield and sampling layer

    图  3  大同煤田南阳坡井田2016-13钻孔不同层位高岭岩XRD图谱

    d—晶面间距,nm;K—高岭石;Q—石英

    Figure  3.  XRD patterns of different layers of kaolinite at Nanyangpo wellfield, Datong coalfield, hole 2016-13

    图  4  研究区高岭岩显微照片

    Figure  4.  Micrographs of kaolinite rocks in the study area

    表  1  不同层位高岭岩化学分析

    Table  1.   Chemical analysis of kaolinite rocks at different strata

    样品号 孔号 层位 化学组成/% n
    SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 MgO CaO K2O
    6-6-1 T604 2号底 46.06 36.72 0.05 0.44 0.19 0.40 0.04 2.13
    6-7-1 T604 3号底 48.15 34.57 0.16 0.46 0.27 0.36 0.15 2.37
    6-7-2 T604 3号底 48.88 34.01 0.08 0.46 0.24 0.41 0.27 2.44
    1702-1 1702 3号-5号煤夹矸 44.76 38.36 0.25 0.13 0.04 0.41 0.06 1.98
    6-8-1 T604 5号底 46.13 37.18 0.10 0.98 0.10 0.27 0.07 2.11
    6-9-1 T604 8号底 55.72 29.14 0.24 1.01 0.52 0.36 0.96 3.25
    6-9-2 T604 8号底 48.06 34.89 0.34 1.18 0.40 0.36 0.11 2.34
    6-9-3 T604 8号底 49.50 32.84 0.21 1.24 0.76 0.54 0.25 2.56
    6-10-1 T604 9号底 49.00 33.15 0.11 1.11 0.33 0.58 0.23 2.51
    注:n为SiO2与Al2O3的摩尔比值。
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    表  2  大同煤田不同层位高岭岩岩石类型及特征

    Table  2.   Types and characteristics of kaolinite rock in different strata in Datong coalfield

    孔号 样品编号 层位 石英/% 其他矿物 高岭石结晶度(HI*) 岩性描述
    塔山T604孔 6-2-1 山西组4号煤顶板 >50 重矿物,菱铁矿 0.76 砂质高岭岩
    6-4-1 山西组4号煤底板 20 0.86 砂质团块状高岭岩
    6-4-2 山西组4号煤底板 >50 重矿物、长石 1.21 砂质高岭岩
    6-6-2 3号煤顶板 5 1.13 团块状高岭岩
    6-7-1 5号煤顶板 30 0.94 砂质假象型高岭岩
    6-8-1 5号煤底板 <5 蒙脱石 1.20 假象型高岭岩
    6-9-1 8号煤底板 30 0.21 砂质假象型高岭岩
    6-9-2 8号煤底板 10 1.09 假象型高岭岩
    6-9-4 8号煤底板 10 0.84 粉砂屑高岭岩
    6-10-2 9号煤底板 20 0.99 隐晶质高岭岩
    南阳坡2016-13孔 N-1 3号煤顶板 40 0.65 砂质高岭岩
    N-2 3-5号煤夹矸 20 1.10 团块状高岭岩
    N-3 5号煤底板 1.07 晶粒状高岭岩
    N-4 8号煤底板 15 0.66 隐晶质高岭岩
    N-5 9号煤底板 25 1.01 隐晶质高岭岩
    注:*为Hinkley指数[17-18]
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    表  3  不同种类高岭岩组成及分布特征

    Table  3.   Composition and distribution characteristics of different kaolinite rocks

    岩石类型 高岭石含量/% 石英含量/% 其他矿物 高岭石结晶度(HI) n 主要分布层位
    团块状高岭岩 83~95 5~10 伊/蒙间层矿物、伊利石、黄铁矿、菱铁矿 0.8~1.1 2.4~3.3 3-5号煤夹矸,8号煤底板,2号煤底-3号煤顶
    晶粒状高岭岩 90~95 2~5 伊利石、黄铁矿、绿泥石、长石 1.1~1.3 2.0~2.2 3-5号煤夹矸,8号煤底板
    隐晶质高岭岩 85~93 5~8 伊利石、伊/蒙间层矿物、黄铁矿、菱铁矿 1.1~1.3 2.1~2.3 3-5号煤夹矸,8号煤底板,9号煤底板,5号煤底板
    砂质高岭岩 70~90 10~30 长石、伊利石、绿泥石、重矿物 0.6~0.8 2.4~2.6 9号煤底板,2号煤底-3号煤顶
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-12-09
  • 修回日期:  2023-01-18
  • 刊出日期:  2023-06-30

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