岩浆变质作用
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发布时间：2022-05-11 03:09
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时间：2024-02-08 11:12
由于岩浆热、挥发分气体和压力的影响，使煤发生了变质作用。这种变质作用形成的条件是由于岩浆的侵入、穿过或靠近煤层或煤系。根据侵入岩体的大小和侵入部位，以及侵入岩体与煤层的直接接触或间接影响，进一步划分为两种类型:一种是与浅成侵入岩有关的接触变质作用;另一种是与地下庞大的深成侵入体有关的区域岩浆热力变质作用。
一、区域岩浆热力变质作用
这种变质作用又称区域热力变质作用或远程岩浆变质作用等。
区域岩浆热力变质作用与深成变质作用的特征有若干相近之处，但在受热温度高低、时间长短及受热均匀程度上又有许多不同之处。区域岩浆热力变质作用有以下主要特征:
1)由于变质作用是在区域地热场上叠加了岩浆热，故地区的地热温度较高，地热梯度较大，煤变质的垂直分带明显，变质带厚度及平面宽度都较小。
2)这种变质作用所产生的变质带，在平面上的展布特征与煤系和上覆岩系等厚线的展布无关，而与深成岩体分布有一定关系。如我国黑龙江双鸭山煤田中辉长岩岩株出露宽2km，长4km，围绕岩体煤级呈同心环带分布(图4-5)。
3)煤的变质程度决定于岩体大小以及与岩体距离的远近。距岩体近的煤变质程度高，并常有热液矿化现象，远离岩体则变质程度较低。
应该指出，在这种区域热力变质过程中，由于岩浆热液作用，无烟煤带的围岩往往发生蚀变，如硅化、叶蜡石化、绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化、黄铁矿化等，且石英砂岩变为石英岩，灰岩变质为结晶灰岩或大理岩，泥质岩变质为板岩。特别是热液石英脉的发育，是区域岩浆热变质作用的标志之一。
图4-5 黑龙江双鸭山煤田的煤质分带(据邵震杰等，1993)
二、接触变质作用
接触变质作用是指各种岩床、岩墙、岩脉等浅成岩体侵入或接近煤层，其热能使煤层温度达1000℃以上。这种热影响多是局部的、多变的，地质时间上是短暂的。
这种变质作用有以下特征:
1)在侵入体与煤层接触带附近，煤层受热温度和增温速率高，但延续时间短，受热均匀性差。因此邻近侵入体附近，往往有不规则的天然焦带。天然焦多呈深灰、灰黑色，多孔隙，有明显的垂直柱状节理。
2)经接触变质作用的煤，颜色变浅，比重增大，灰分增高，挥发分和发热量降低，粘结性消失，愈近岩体愈明显。在接触变质过程中，由于氧含量迅速减少，碳含量增加得慢，所以与正常煤相比，这种煤的挥发分、发热量均偏低。此外，由于煤在高温下分解时产生的CH4气体与硫酸盐作用，可生成碳酸盐矿物。故煤中碳酸盐矿物含量的增加，往往也是接触变质煤的特征之一。
3)在接触带中，煤的镜质组因经受高温溶解时气体逸出而具气孔状构造，形成多气孔和沟槽的天然焦，其最大反射率和各向异性随温度提高而增大。
4)在接触带附近，常常存在规模较小且不规则的局部煤质分带现象。其宽度不大，从数厘米至数米不等。
此外，由于接触变质作用，在煤中可出现一些新的成分，大量的挥发分在煤的裂隙或孔腔中冷却固化成焦油或类沥青，然后变成新物质构成的小球体。Stach(1949)称为“气相石墨”。这种物质在平面偏光下表现为球体堆聚状态，球体直径为2～5μm。在正交偏光下，每个球体显示有黑十字，转动物台，十字不变，因此光学性质是对称同轴的结构。在靠近侵入体的地区，可形成类似中间相球体，可能来自沥青碳化的球体，其直径为1～10μm。
褐煤和无烟煤的接触变质与烟煤不同。多数烟煤在岩浆侵入后，靠近侵入体的地方变为天然焦。如江苏利国煤矿开采的就是天然焦，且原来比较稳定的煤层在岩浆侵入后，由于塑性变形使天然焦呈串珠状。褐煤在侵入体侵入期间的变化是大量脱水、裂开和充填矿物质，它不会因受热变成胶质体，只是收缩、弯曲，并保留原有的显微结构。无烟煤在侵入体侵入期间不软化，保存无烟煤的结构，在化学组成、光学和其他性质上近似于石墨，具极大的各向异性。
接触变质煤的反射率随与侵入体的距离而变化，还取决于温度、侵入体性质、煤层和围岩的性质。接触变质煤与非接触变质煤相比，在碳含量相同时，其反射率值要大些。
浅成岩体的接触变质作用与以下因素有关:
1)岩体的产状:岩墙与岩脉都是垂直或斜交煤层穿过，因而它们对煤层的影响范围不大，形成的天然焦仅限于岩体两侧邻近部位，厚度通常只有几十厘米至几米。由此引起的次生分带现象也是局部的。岩床为顺层侵入的岩体，与煤接触的面积较大，因而影响范围和程度也较大。如我国辽宁阜新煤田岩床厚度由1cm至百余米，延展数千米;邻近岩床的煤层普遍变成了天然焦。
2)岩体的大小、侵入部位和侵入次数:一般岩体愈大，对煤质影响愈大。岩体位于煤层下部对煤层变质的影响程度及范围比位于上部要大。侵入次数多对煤变质影响大。
3)岩浆的成分、性质及煤层围岩的物理性质:通常酸性岩浆体由于含有较多的挥发性气体，因而对煤质影响大;基性岩浆体由于挥发性气体含量少，对煤变质的影响较小。煤与围岩的孔隙度大，导热性好，所以煤质受影响的程度就高。
