能源地质学复习资料 (修复的) (1)
目录
第一章沉积有机质的形成与聚集 (1)
第一节沉积有机质的成因 (1)
一．沉积有机质的来源 (1)
（一）概述 (1)
（二）自然界中有机碳的循环 (1)
（三）沉积有机质的来源 (2)
二、生物解剖结构与化学组成 (2)
（一）生物解剖结构 (2)
（二）生物质的化学组成 (2)
三．生物质向沉积有机质的转化 (3)
（一）沉积有机质形成过程 (3)
（二）沉积有机质的形成作用 (3)
第二节近现代沉积有机质的物质组成 (4)
一．沉积有机质的三重属性 (4)
二．腐植酸的化学组成 (5)
三．可抽提沥青的化学组成 (5)
第三节沉积有机质的聚集 (6)
一、陆地与海洋的沉积环境组合 (6)
二、泥炭的聚集环境 (6)
三、分散有机质的沉积分配 (7)
四、沉积有机质的分布 (8)
第二章沉积有机质的物质组成 (8)
第一节煤的物质组成 (8)
一．煤的岩石组成 (8)
（一）概述 (8)
（二）煤的显微组成 (8)
（三）显微煤岩组分分类方案 (11)
（四）显微煤岩类型 (13)
（五）煤的宏观组成 (13)
（六）煤的结构与构造 (14)
二．煤的化学组成(略) (14)
（一）概述 (15)
（二）煤中的水分 (15)
（三）煤的挥发分 (15)
（四）固定碳（FC） (15)
（五）元素分析 (15)
第二节石油、天然气、油页岩的物质组成 (15)
一．分散有机质的分类和有机质的类型 (15)
（一）国际上分散有机质的分类 (15)
（二）中国烃源岩与干酪根的划分 (15)
二．石油的化学组成 (16)
（一）石油的元素组成 (16)
（二）石油的烃类组成 (16)
（三）石油的非烃组成 (17)
（四）油气生成及成因类型 (18)
（五）油气富集成藏条件及要素 (18)
（六）. 油气运聚成藏机制与模式 (19)
三．天然气的物质组成 (20)
（一）概述 (20)
（二）天然气的化学成分 (20)
（三）典型气藏特征 (20)
（四）煤型气 (21)
四．油页岩的物质组成 (22)
（一）油页岩的岩石组成 (22)
（二）油页岩的化学组成 (22)
五．天然气水合物 (22)
一、天然气水合物形成条件及地质特征 (22)
二、天然气水合物基本特征及属性 (22)
三、天然气水合物判别标志 (22)
第三章沉积有机质的性质和利用 (22)
第一节煤的性质和利用 (22)
一．煤的物理性质 (22)
1、光学性质 (22)
2、机械性质 (23)
3、空间结构性质 (23)
4、力学性质 (24)
5、吸附性与渗透性 (24)
6、电、磁、热及湿润性 (24)
二．煤的化学工艺性质 (25)
三、煤的分类 (25)
四、煤的用途及对煤质的要求 (25)
第二节石油、天然气和油页岩的性质和利用 (25)
一．石油的性质 (25)
二．石油的工业利用 (26)
三．天然气的性质 (26)
四．天然气的利用 (26)
五．油页岩的性质和利用 (26)
第四章沉积有机质的演化作用 (27)
第一节演化的阶段与标志 (27)
一．沉积有机质演化阶段 (27)
（一）固态沉积有机质的演化阶段 (27)
（二）流体地质有机质的演化阶段 (27)
二．沉积有机质演化标志 (27)
三．沉积有机质演化跃变 (28)
第二节演化产物 (29)
一、沉积固态有机质产物 (29)
二、流体有机质产物 (29)
第三节演化的地质－地球化学机理 (29)
一、有机质演化的地球化学机理* (29)
（一）脱边基侧链过程 (29)
（二）芳香体系缩聚过程 (29)
二、有机质演化的反应动力学模型* (29)
三、沉积有机质演化的地质因素 (29)
第四节沉积有机质的演化类型 (30)
一、有机质深成热演化作用 (30)
二、岩浆热演化作用 (30)
三、动力演化作用 (30)
四、热水变质作用 (31)
第五章中国煤层气与页岩气勘探开发的综合研究 (31)
2. 煤层气与页岩气概念及其评价方法 (31)
3. 煤层气和页岩气的富集特征 (32)
4. 煤层气与页岩气的富集机理 (33)
5. 煤层气与页岩气的开发技术 (35)
6. 结论 (35)
第六章：中国致密砂岩气主要类型与资源潜力 (36)
一、致密砂岩气含义及其特点 (36)
二．中国致密砂岩气主要类型 (36)
三、中国致密砂岩气资源潜力 (36)
图表目录
表2- 1煤的岩石组成方法 (8)
表2- 2反射光下煤中常见矿物的鉴定标志 (11)
表2- 3 国际硬煤显微组分分类 (12)
表2- 4中国烟煤显微组分分类与国际硬煤分类方案的差别 (12)
表2- 5褐煤的岩石类型组和岩石类型划分（ICCP，1986） (14)
表2- 6天然气（藏）的类型 (20)
表3- 1中国各煤类镜质组最大反射率变化范围 (23)
表3- 2裂隙级别划分 (23)
表3- 3 石油的馏分组成 (26)
表4- 1沉积有机质演化阶段与特征之间的关系 (27)
表4- 2煤化跃变或有机质成熟跃变 (28)
表5- 1 煤层气与页岩气概念的比较 (31)
表5- 2用于评价煤层气和页岩气储层的重要方法 (31)
表5- 3用于评价煤层气和页岩气储层的重要方法 (32)
表5- 4煤层气和页岩气在富集特征（源岩、生成与演化特征）上的异同 (32)
表5- 5煤层气和页岩气在富集特征（储集与分布特征）上的异同 (33)
表5- 6煤层气和页岩气在富集特征（渗流与运移特征）上的异同 (33)
表5- 7海相、陆（湖）相与含煤岩系页岩对比 (34)
表5- 8煤层气与页岩气的开发技术 (35)
第一章沉积有机质的形成与聚集
第一节沉积有机质的成因
一．沉积有机质的来源
（一）概述
1、有机质的定义包括一切生物体及其分解或合成的各种产物。
2
（二）自然界中有机碳的循环
氧化碳：无机碳，如碳酸
2、自然界中碳的循环
思考题：
1.有机碳循环的不完整性会造成什么样的结果？
2.有机碳循环研究对化石能源矿产的地质意义？
（三）沉积有机质的来源
图1-4 沟鞭藻与世界特大型油田分布的关系
思考题：为什么到元古界末期才有煤层形成？
二、生物解剖结构与化学组成
（一）生物解剖结构
动物来源的有机碎屑往往是海相沉积有机质的一种重要赋存形式，古生界沉积岩中常见的动物有机碎屑来源于笔石、几丁虫、虫颚以及某些来源不明的动物有机体，均为现代已灭绝了的动物。
（二）生物质的化学组成
1、化合物组成
纤维素
碳水化合物半纤维素
果胶质
化合物木质素芳香族高分子聚合物
蛋白质含氮化合物
类脂化合物混合物（脂肪、蜡质）
2
蛋白质<色素<脂肪<半纤维素<纤维素<木质素<木栓质<种子皮壳<角质<孢粉素<蜡质和树脂
3、化合物的化学结构
4、化合物元素组
生物体化合物不同有机元素不同有机质的元素和生烃能力不同
思考题
1. 生物质化合物的稳定序列及其原因？在沉积有机质研究中的意义？
2. 化合物在生物质中的分布？
3. 生物体的不同生物组成中有机元素的相对丰度及其地质意义？三．生物质向沉积有机质的转化
（一）沉积有机质形成过程
1、作用过程
2、作用方式
细碎作用（机械作用）：物理作用，生物碎片
腐败作用（腐朽作用）：喜氧性细菌、真茵
消化作用（代谢作用）：粪粒、团块有机质
发酵作用（缩合作用）：厌氧性细菌、酶
碳水化合物糖
蛋白质氨基酸
脂肪脂肪酸
木质素腐殖酸和腐殖质
吸附作用（无机矿物）：沉淀、凝聚、转化作用
化学作用（水解作用）：水合作用、重排作用
压实作用：重力作用
3、影响因素
生物体本身的化学组成
影响因素水体的动力状态
水介质性质（氧化还原、酸碱度、温度）
表1- 1植物与泥碳有机化学组成的比较
2、泥炭化作用方式
思考题：
1. 三种泥炭化作用方式的条件及其产物？
2. 沉积有机质被埋藏后凝胶化作用是否还能进行？
第二节近现代沉积有机质的物质组成
一．沉积有机质的三重属性
1、概述
思考题：从哪些视角，采用哪些方法来研究沉积有机质？
表1- 2沉积有机质的三重属性
2、不溶有机质（干酪根）
干酪根:不溶于有机溶剂的有机质浓缩物.
沉积岩中有机质的含量大都在0.5～1.5％之间，为了便于研究，往往要将其富集起来。
物理方法
干酪根的提取和分离方法化学方法
物理化学方法
★物理方法
浮选法、超声波法、电磁法、静电法以及基于矿物和有机质湿润性质差异的分离方法
★化学方法盐酸+氢氟酸溶解无机矿物
思考题: 干酪根的制备及意义?
干酪根的类型及生烃贡献?
3、可溶有机质
可溶有机质
水溶：热水可抽提有机质 糖类、有机酸 水解：强或弱酸 纤维素、半纤素 碱溶：腐植酸 NaOH 、NaP 2O 7 有机溶剂：可抽提沥青 沥青质、蜡
褐煤蜡： 110℃ ，苯抽提物>3% 德国：12%~20%， 最高50~60% 云南：<9% 二．腐植酸的化学组成
1、腐植酸（HA ）的定义具有酸性、亲水性、吸附性和复杂多样结构的芳香性化合物。
2、腐植酸的结构
0.001~0.1μm 的球形微粒联成的团聚体，无定形高分子胶体。由芳核（单环、多环）、桥键（单桥、双桥）和活性基团（-COOH 、-OH 、-C=O 、-OCH 3、C-O-C ）联结而成。
3、腐植酸的产率与含量
4、腐植酸的分类
）——碱溶一次抽提 腐植酸的含量——碱溶多次抽提
表1- 3腐植酸的产率与含量 表1- 4腐植酸的分类
5、腐植酸的成因判别
（1）H/C 、N/C 、O/C 原子比
海相和湖相软泥腐殖酸中的氢和氮总体上高于泥炭和土壤，但碳含量相对较低，造成氢碳比和氮碳比显著较高。
（2）稳定碳同位素δ13C
表1- 5稳定碳同位素δ13C
生物与 腐殖酸 海洋浮游生物 海相沉积物腐殖酸 陆生和淡水植物 陆相沉积物腐殖酸 δ
13
C/‰
-13~-28
-21~-23
-14~-32
-25~-27
光合作用的差异:海水中的碳酸盐复合物，HCO ３-1离子的δ13C 在0‰左右大气中的CO 2，δ13C 分布于-7~-9‰之间
思考题：
1. 腐植酸类型及元素组成与沉积环境的关系？
2. 如何通过腐植酸来判断沉积有机质的成因 三．可抽提沥青的化学组成 1、可抽提物类型
溶于苯苯沥青（褐煤蜡、泥岩蜡）溶于氯仿（CHCl 3）氯仿沥青Ａ二硫化碳（CS 2）二氯甲烷（CH 2CL 2）
2、氯仿沥青Ａ族组成
表1- 6 氯仿沥青Ａ族组成
1）生物质的烃类/非烃比率远远高于沉积有机质，表明在生物质向沉积有机质转化过程中生物烃类受到明显损失；
2）海相和湖相沉积有机质的饱和烃／芳烃比率往往高于泥炭沼泽相，这是浮游生物脂肪含量较高而陆生植物富含木质纤维素的必然结果；
3）泥炭氯仿沥青A中烃含量和烃类/非烃比率均具有藓类泥炭＞木本泥炭＞草本泥炭的特征，这同样与沉（堆）积介质条件、微生物活动性以及植物有机组成有关；
4）年轻沉积有机质内从活的生物体中继承下来的直接烃类起着生物标记化合物的作用。
第三节沉积有机质的聚集
一、陆地与海洋的沉积环境组合
1、沉积有机质聚集条件
1）足够生物量的供给；
2）存在生物聚合物向沉积聚合物转化的环境条件；
3）保证沉积有机质不被无机沉积物过分“稀释”而相对集中;
4）沉积有机质形成后能够得以妥善保存而在一定地质历史中不被再次破坏。
2、沉积环境的定义：
沉积环境是由一组物理、化学、生物学上有别于相邻地区的自然地理单元。
3、沉积环境组合的类型
表1- 7沉积环境组合的类型
二、泥炭的聚集环境
1、泥炭沼泽的概念
地表土壤充分润湿，有季节性或长期性积水，而且生长了大量的喜湿植物，在地洼地带堆积有机质，并使其转化为泥炭层的地区。
2、泥炭沼泽的形成
水域沼泽化：由湖泊、河流、泻湖等水域转化而来
陆地沼泽化：由陆地演化而来（存在草甸泥炭沼泽化和森林泥炭沼泽化两种基本形式）
3、泥炭沼泽的演化阶段
低位沼泽中位沼泽高位沼泽
（1）低位沼泽（营养沼泽）：地下水潜水面高于沼泽水面，地下水、地表水供应营养成
分，生长富营养的植物，介质为中性或微碱性，泥炭厚、灰分高、沥青质含量和焦油产率较低。
（2）高位沼泽（贫营养沼泽或凸起沼泽）：地下水潜水面低于沼泽水面，仅有大气降水补给，沼泽水源供应不充足，水中缺少矿物质养分，尤其是中心地带植物残体分解速度慢，与沼泽炭层凸起，水质介质为酸性，泥炭灰分低、有机质含量高，厚度较薄。
（3）中位沼泽：介于高位与低位沼泽之间的一种过渡类型，介质处于中性到微酸性。
表1- 8各阶段泥炭沼泽的特征
（4）泥炭沼泽的垂向结构特征
氧化环境的表层
垂向结构过渡条件的中间层
还原环境的底层
4、泥炭堆积方式
（1）原地聚集（微异地聚集）底板“根土岩”，煤中陆源物质少，大面积稳定。
（2）异地聚集直接底板为粗碎屑岩，碳酸岩底板，斜插、倒立的树干和树桩化石。
5、泥炭堆积速率
大气和土壤温度植物产率
沉积环境植物残体的分解强度降解率泥炭产率
沼泽类型及稳定性增长率
三、分散有机质的沉积分配
分散有机质呈非连续相状态散布于沉积岩或沉积物的无机矿物基质中，以生物碎屑或有机胶体形式与陆源碎屑矿物共同沉积下来，多属异地和微异地成因。
1、控制因素
（1）气候条件：高寒地区、赤道地区与中纬度地区的差别
（2）沉积环境盆缘：（“外源”）与盆内（“内源”）的差别
（3）水流机械搬运：水流速度、水体深度、水介质化学性质
图1- 1 加里福尼亚大陆架边缘沉积有机碳丰度
四、沉积有机质的分布
1、沉积有机质分布与生物演化及气候的关系
图1- 2地质历史上沉积有机碳的分布
2、沉积有机质的地史分布在一定程度上决定了化石能源矿产的层位分布
第二章沉积有机质的物质组成
第一节煤的物质组成
一．煤的岩石组成
（一）概述
思考题：研究煤的岩石组成有哪些方法？
表2- 1煤的岩石组成方法
（二）煤的显微组成
1、显微组分的定义：光学显微镜下能够识别出来的组成煤的基本单位。
有机显微组分：惰质组Inertinite 镜质组Vitrinite壳质组Exinite
无机显微组分：矿物质
2、镜质组
煤中含量在50~80%以上，强覆水、还原条件下经生物化学和地球化学凝胶化作用而形成。
①透射光下：橙红色、褐红色②反射光下：灰色、浅灰色，具有弱的荧光性③性脆，裂隙和微孔隙发育④O较高，Ｈ、挥发分中等，Ｃ较低，粘结、结焦性好⑤加氢液化时转化率较高⑥煤化过程生成少量油，较多甲烷气⑦在煤层中呈透镜状产生
按细胞保存程度和形态特征划分：无结构镜质体、结构镜质体、碎屑镜质体
（1）结构镜质体：保存有植物的细胞结构，胞壁、胞腔清晰可辨。
①结构镜质体１：胞腔呈圆形，椭圆形，方形，纺锤形胞腔排列整齐，胞壁不膨胀或稍有膨胀。
②结构镜质体２：胞壁膨胀，胞腔压扁呈短线状，胞腔变小，大小不一，排列不规则（2）无结构镜质体：显微镜下观察不到植物的细胞结构。
①均质镜质体：透镜状或条带状产出，轮廓清楚，成分均一，不含杂质。
②基质镜质体：基质状，无固定形态，成分非均一，可包裹其它组分，矿物质含量较多。
③胶质镜质体：充填植物胞腔中，或其它空腔中沉淀成凝胶，成分均一
④团块镜质体：呈圆形或椭圆形，常呈个体或群体出现，团块状，轮廓清晰，成分均一。（3）镜屑体
粒度小于10um，比较少见，泥炭阶段分解的植物或腐植泥炭的碎屑，与基质镜质体在一起时不易区分，与壳质组或惰质组在一起时，易于辨认。
3、壳质组（类脂组、稳定组）
①透射光：黄色，少数为绿黄色，红橙色②反射光：深灰色，灰色、有突起，发黄色的荧光③腐泥煤、残植煤、油页岩中富集，密度低，重液易分离④Ｈ、Q、挥发分最高液化炼焦生油⑤类型：孢子体角质体藻类体荧光体木栓体树脂体沥青质体渗透沥青质壳屑体
（1.）孢子体:孢子体是孢子植物的繁殖器官，保存下来的是其外胞壁。
特征：闭合长环状，拐角圆滑，有时表面具有纹饰。异孢植物，有雌雄之分,同孢植物，无雌雄之分。
花粉：种子植物的繁殖器官，大小约为0.05mm，与小孢子难以分别。
⑵角质体
叶、叶柄、细茎、种子、果实上的一层透明薄膜，不具有细胞结构。
特征：细长条状，一边平滑，一边呈锯齿状，拐角尖锐薄壁角质体：厚5~20um厚壁角质体：>50um取决于植物种类、植物组织、生长环境
⑶树脂体
植物分泌的产物：树脂、树胶、胶乳、脂肪、蜡质、琥珀
特征：边缘平滑，球形、卵形、纺锤形，充填于胞腔中，内部均一，无细胞结构。有机化学成分：萜烯体、异戊间二烯的缩聚。
⑷木栓质体：树皮中木栓组织转变而来。
特征：数层至十几层扁平的长方形木栓细胞所形成，波浪状排列紧密，纵切面呈叠瓦状结构，横切面呈鳞片状结构，荧光呈现褐黄色或暗褐色，荧光色不均匀。木栓化细胞壁除纤维素和木质素外，还含有25-50%木栓体。
⑸藻类体：腐泥煤，腐植、腐泥煤，油页岩中常见。
①结构藻类体藻类群体，厚壁单细胞藻类
特征：水平切面上呈圆形，垂直切面上呈透镜状，扇状、纺锤状，外形清晰，边缘呈锯齿状，
表面呈蜂窝状或海绵状、放射状，纹层状，云朵状轮廓。
②层状藻类体:单细胞藻／薄壁浮游藻类／底栖藻类群体
特征：水平切面呈扁平的小浑圆体，垂直切面呈细薄层状，个体小，长宽比大，不易辨认⑹沥青质体:类脂物质、藻类、浮游生物、细菌。
特征：无固定形态，基质状，线理状或细小透镜状产出。随紫外线辐射时间加长，荧光性增强。
⑺渗出沥青体:次生煤岩组分：充填于孔隙／裂隙中
特征：母质为壳质组时，较强的荧光，为绿黄色、亮黄色；母质为富氢镜质体时，较弱的荧光，呈褐黄，褐色。煤生烃，排烃的证据，煤成油的重质烃类富集物。
⑻荧光质体:叶肉细胞中油或脂肪，果实中的油或脂肪，煤化过程中的油或脂肪。
特征：呈小透镜状或粒状集合体充填于细胞腔内或集合成10-50um宽的薄层。
⑼壳屑体
特征：各种壳质组分的碎屑体，不易与黏土矿物区分，但具有荧光性。
3、惰质组：在结焦过程中不软化，呈惰性。
成因：①植物遗体在缺水多氧的环境中，氧化而成。②森林火灾，植物不完全燃烧C60③泥炭表层受真菌等微生物的腐解④强烈的煤化作用
特征：①透射光：不透明②反射光：亮白色，黄色或灰白色，无荧光，正突起③Ｃ高，Ｏ中等，Ｈ和挥发分低，热解不具有粘结性④显微组分：丝质体／半丝质体／粗粒体／微粒体/菌类体／惰屑体
1.丝质体：植物的根、茎、叶经丝碳化作用而成，在煤层中呈薄层状，透镜状。
显微亚组分：火焚丝质体／氧化丝质体／原生丝质体
①火焚丝质体：特征：细胞结构保存良好，细胞壁薄，胞间隙甚至植物的年轮都能见到，性脆，呈星状、孤形等碎片。
②氧化丝质体特征：细胞结构保存较好，细胞壁较厚，有时胞腔大小不一，排列不很整齐。
③原生丝质体：特征：有些植物在生长过程中，能将黑色素沉淀在细胞膜中。
⑵半丝质体：丝炭作用，半透明，可见结构。透射光：深棕色，黑棕色反射光：灰白色，灰色
⑶粗粒体无定形、无结构的凝胶状惰质组分，条带状、团块状；成因：①泥炭强烈氧化和干燥作用②富脂类形成煤化丝质体③火焚泥炭
⑷微粒体：特征：<1um的圆形小颗粒，微粒状、细分散，各向异性；成因：①壳质组、富氢镜质组排出液态沥青后的残渣；② 泥炭阶段氧化丝质体、半丝质体碎片。
⑸菌类体；菌孢子：真菌的繁殖器官，形态多样。
① 真菌体菌丝：真菌的营养器官，单细胞连接而成。
菌核：由菌丝组成，形态、大小相差悬殊。特征：出现于第三纪煤中，圆形椭圆形，具蜂窝状结构。
② 非真菌体（似菌类体）特征：出现于晚古生代煤中，为丝炭化的树脂体或团块状镜质体，多呈园形、卵形或不规则状，没有细胞结构。
▲部分菌类体，透射光：棕色、黑棕色；反射光：灰白、灰白色，可归入半镜质组、镜质组中。
⑹惰屑体：特征：丝质体，半丝质体，菌类体碎片，1~10um，菱角状，不规则状外形，轮廓清晰。成因：①泥炭化阶段形成，真菌，放射菌氧化②森林火灾，搬运沉积③ 挤压破碎
思考题：
1. 镜质组各具体显微组分的成因联系？
2. 在光学显微镜下如何鉴定显微组分？
3. 聚集有机质与分散有机质中的显微组分种类、数量有何区别？
4、煤中的矿物质
（1）来源①原生矿物：生物体中带来，Ca、K、Mg、Na、O、Si、S、P、Ｆe、Ｃl 等化合物，Ｔi、Ｂ、Cu、Mo、Zn、Co、V等微量元素。
② 同生矿物：外源矿物——泥炭堆积时，搬运而来。火山碎屑、粘土矿物、石英、长石、岩屑等。内源矿物——化学或生物化学成因。
黄铁矿、菱铁矿、蛋白石、玉髓等。
③ 后生矿物：埋藏演化中形成。地下水活动、物理化学条件的变化形成：方解石、石膏、黄铁矿、褐铁矿、高岭土、石英。岩浆热液：石英、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等。（2）种类
粘土矿物：高岭石，蒙脱石、伊利石
碳酸盐矿物：方解石、白云石、铁白云石、菱铁矿
硫化物：黄铁矿、白铁矿、闪锌矿、方铅矿
氧化物、氢氧化物：石英、蛋白质、玉髓、金红石、
赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿
盐类：氯化物、芒硝、石膏、磷灰石
重矿物：锆石、电气石、石榴子石，金红石、橄榄石等
微量元素：Ag、As、Ｂ、Ge、Ｇa、Ｖ、Ｔi、Sr、Ni、Mo
表2- 2反射光下煤中常见矿物的鉴定标志
（三）显微煤岩组分分类方案
（1）半镜质组（美国假镜质组、原苏联弱丝炭化组）
特征：① 光性特征，物理性质，化学工艺性质介于镜质组与惰质组之间，炼焦时可软化，但一般不能变成塑性状态；② 反射光：棕色、红棕色③ 透射光：灰、浅灰色，微突起④ Ｖdaf、Ｈdaf、Ｈ／Ｃ原子比小于镜质组密度、C daf、芳香度大于镜质组（2）树皮体
由多层长方形细胞紧密排列而成，常呈迭瓦状，其形态多为不规则块状。各细胞的色调常不均匀，具突起，具绿黄色、黄色、褐黄色荧光。
表2- 3 国际硬煤显微组分分类
表2- 4中国烟煤显微组分分类与国际硬煤分类方案的差别
粗粒体1：相当于同煤级半丝质体，反射光下呈灰白色。
粗粒体2：相当于同煤级丝质体，反射光下呈亮白色、黄白色。
菌类体1：真菌菌类体，可见细胞结构。
菌类体2：氧化树脂体、似菌类体，不具细胞结构，见氧化裂纹。
（四）显微煤岩类型
2、成因分类
（1）前苏联热姆丘日尼可夫和金兹堡分类
① 煤与煤层的形成条件
② 显微研究与宏观研究结合起来
③
（2）地科院、重庆煤研所的分类
①据腐植煤镜质组百分含量划为四种类型② 再按惰质组、壳质组、矿物质划分15种
镜质组/% 类型
<40 暗煤型
40~60 亮暗煤型
60~80 暗亮煤型
>80 亮煤型
思考题：
1. 生物质、沉积有机质、煤岩类型的成因意义？
2. 显微煤岩类型的环境意义？
3. 成因分类中各类型的成因意义？
（五）煤的宏观组成
1、腐植煤的宏观煤岩成分
（1）镜煤：乌黑，色深光强，成分均一，性脆，贝壳状断口，轮廓清晰，粘结性好，矿物杂质少，裂隙发育，大多由结构镜质体，均质镜质体组成。
（2）丝炭：外观像木炭，颜色黑灰色或浅灰色，纤维状结构，丝绢光泽，疏松多孔，丝质体为主，质轻者性脆，易污手，质重者，被矿物充填。
（3）亮煤：表面隐约可见微细层理，光泽较强，结构不均一
（4）暗煤：含壳质组多，灰黑色，韧性好，油脂光泽，水介质活动性强；含矿物质多，煤质差；含惰质组多，成分结构不均一，氧化环境。
2、腐植煤的宏观煤岩类型
宏观煤岩类型光泽镜煤＋亮煤
光亮型煤光泽极强>75%
半亮型煤光泽较强75%--50%
半暗型煤光泽暗淡50%—25 %
暗淡型煤光泽极暗<25%
▲①煤级和成因类型相同，才能进行光泽强度对比，新鲜面，不考虑具体光泽；②相同煤层中光泽最强的煤岩成分条带（镜煤）为参考标准，相对光泽；③最小分层厚度为3—10cm，视煤层厚度而定；④每一种光泽类型，据构造、结构再分。
3、褐煤的岩石类型
按变质作用的强弱分为：软褐煤，暗褐煤、亮褐煤
（1）宏观煤岩成分
① 木煤：保存有植物细胞结构的纤维组织② 丝炭：植物组织经过氧化，森林火灾③凝胶团块：轮廓清楚，结构均一，可演变为镜煤④ 基质：木煤、丝炭、凝胶团块的混合物⑤树脂体：植物的分泌物⑥ 矿物：粘土矿物、硫化物、氧化物、盐类矿物⑦ 动物化石
（2）岩石类型组和岩石类型的划分
表2- 5褐煤的岩石类型组和岩石类型划分（ICCP，1986）
中国分为四种宏观煤岩类型
1.木质煤含木质>10%；②碎屑煤木煤，丝炭，均<10%
③丝质煤含丝炭>10%；④矿化煤矿物质含量>25%
4、煤的成因类型
(1) 腐植煤
包括由高等植物木质纤维组成的狭义腐植煤和高等植物的壳质组分组成的残植煤。
残植煤的特征：①壳质组含量>50%，一般为70~90% ②黑灰色、灰黑色，油脂光泽，叶片状、粒状结构③H和V daf含量、T ar产率高，韧性大④活水、富氧的环境
（2）腐植腐泥煤高等植物与低等植物混合而成。
（3）腐泥煤低等植物组成和动物组成。
（六）煤的结构与构造
二．煤的化学组成(略)
（一）概述
（二）煤中的水分
（三）煤的挥发分
（四）固定碳（FC）
思考题：
1. 煤工业分析（水分、灰分、挥发分）方法如何更新？
2. 煤的灰分产率与矿物质含量的关系？
（五）元素分析
第二节石油、天然气、油页岩的物质组成
一．分散有机质的分类和有机质的类型
（一）国际上分散有机质的分类
1、全岩法（煤岩学法）把岩石中的有机组分分为五类，即腐植类、惰质类、类脂类、动物类和有机—矿物基质。动物类中的动物遗体，包括几丁虫类、笔石、牙形石、沟鞭藻囊、鱼和螯虾的残体和骨骼等；矿物—沥青基质是矿物吸收或结合了亚微有机物质的部分，这些有机物含油气更多，具强荧光，尤以粘土矿物更为典型。
2、干酪根法（孢粉学法）
以干酪根为基础的显微组分划分比较简单。影响最大的是Burgess（1974）提出的分类，他将沉积岩中的干酪根类型划分为五类：腐植型：木质的（V）、煤质的（I）腐泥型：草质的、藻质的及无定形有机质。干酪根方法最大的优点是富集了存在于矿物沥青基质
中的那部分有机质，使其能直接研究，但它同时破坏了有机组分原始产状和结构，难以准确鉴别某些显微组分的成因，使研究结果的可靠性和代表性受到影响。因此合理的做法是将全岩研究和干酪根的研究结合起来，
3、统一分类法
Mukhopadhyay等的分类（1985）。考虑了显微组分在成熟过程中的演变规律，提出了富氢显微组分所形成的次生产物，该分类中的一些特殊组分特征如下：
（1）腐泥质体I：是藻、细菌的混合不定形产物，产烃潜力大于700mg HC/gCorg，H/C＞1.5。（2）腐泥质体Ⅱ：是动物、植物、浮游生物、陆生壳质体及细菌的混合产物，有时是壳质组及细菌类脂物降解混合物，它的产烃潜力为300- 650mg HC/g,Corg H/C为1.0-1.5
（3）粒状稳定体A：包括沟鞭藻、疑源类、几丁虫、鱼、有孔虫等碎屑(＞10μm)，一般为富脂类物质，有形态，黄至褐色荧光。
4、有机质的类型
有机质类型—干酪根类型
TeiChmüller（1982）根据Tissot 、Durand （1980）等人资料划分为三种类型：
I 型干酪根主要由藻类生成，生油量高，
Ⅲ型干酪根主要由高等植物生成，生油量很少，
Ⅱ型干酪根生油量也较高，含部分壳质组分。
I、Ⅱ型干酪根可称为腐泥型Ⅲ型干酪根可称为腐植型。
德国核研究中心地球化学研究所等1985年在干酪根类型划分中加入了地球化学参数
（H/C），干酪根分为：I型、（>1.5）ⅡA型（1.1~1.5）、ⅡB型（0.9~1.1）、Ⅲ型（0.5~0.8）和Ⅳ型（<0.5）。
（二）中国烃源岩与干酪根的划分
1 原石油工业部部颁标准（1986年）
有机组分分为4组，即腐泥组、壳质组、镜质组、惰质组。干酪根类型的划分按各组分的百分含量进行加权计算，求出类型指数TI值，即可确定出干酪根的类型。
a、b、c、d分别代表腐泥组、壳质组、镜质组、惰质组百分含量
TI≥ 80 ：为干酪根类型I 40≤ TI≥ 80 ：为干酪根类型Ⅱ10≤ TI< 40：为干酪根类型Ⅱ2 TI< 0 ：为干酪根类型Ⅲ
2 石油勘探院的油气源岩有机组分分类
1989年提出了以煤岩显微组分分类为基础的油气源岩显微组分分类
镜质组：结构镜质体、无结构镜质体、碎屑镜质体
惰质组：粗粒体、半丝质体、丝质体、菌类体、碎屑惰性体
壳质组：孢粉体、树脂体、角质体、本栓体、荧光质体、壳屑体
腐泥组：无定形腐泥体、藻类体
动物有机碎屑组：笔石、几丁虫、牙形刺等
次生有机质：渗出沥青体、微粒体、各向异性体
二．石油的化学组成
石油: 地下岩石空隙中天然生成的以液态烃为主的可燃有机矿产。
（一）石油的元素组成
石油的元素组成主要是C、H、S、N、O。其中碳约占84~87%，氢占11~14%，碳和氢的含量约为97~99%，而硫、氮、氧和微量元素约占1~4%。
微量元素：Fe、Ca、Mg、Si、Al、V、Ni、Cu、Sb、Mn、Sr、Ba、B、Co、Zn、Mo、Pb、Sn、Na、K、P、Li、Cl、Bi、Be、Ge、Ag、As、At、Au、Ti、Cr、Cd、U、Nd、Ce、Sc、Y、La Lu、Rb、Tl等
同位素
原油中常见的稳定同位素有C（C12、C13）、H（H1、H2）、Ar（Ar40、Ar36）。衡量其大小通常用比值和δ值（千分数）表示。
δ值（‰）=（Rs/Rr - 1）×1000
式中Rs和Rr分别代表样品和相应标准的同位素比值（重/轻）。可看出，Rs越小，δ值越小。关于稳定同位素的标准值，国际上通用氢为SMOW，碳用美国南卡州皮狄组美洲拟箭石（PDB）
（二）石油的烃类组成
1、烷烃（脂肪烃）:属饱和烃，通式为C n H2n+2，石油中含量一般为5~55%。
常温常压下：n=1~4 气态；n=5~16 液态；n>17 固态；密度＜1g/cm3，几乎不溶于水。随分子量的增加，密度、熔点、沸点均上升。（1）正烷烃（或正构烷烃）碳与碳原子都以单键C—C直链相连，无支链（2）异烷烃（或异构烷烃）碳与碳原子都以单键C—C直链相连，有支链。
不同碳原子数的正烷烃相对含量呈一条连续的曲线，称为正烷烃分布曲线。
A、陆相有机质形成的石油中，高碳数的（≥C22）正烷烃多；
B、海相（浮游生物菌藻类）形成的石油中低碳数（≤C21）正烷烃含量多；
C、年代老、埋深大，有机质演化程度较高的石油中，低碳数正烷烃多；
D、有机质演化程度较低的石油中，正烷烃碳数偏高。
E、受微生物强烈降解的原油中，正烷烃常被选择性降解，一般含量较低，低碳数的更少。