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[摘 要]运用X射线衍射定性和定量分析手段，对晋东南地区15号煤夹矸中的矿物进行了研究。结果表明，研究区夹矸中粘土矿物主要由地开石、高岭石和铵伊利石组成，含有少量伊利石和绿泥石。地开石主要分布在中部夹矸中，属于2M1型，含量在34～87%，在2θ=34～39°衍射峰主要为两组双峰，基面衍射峰半高宽较大，结晶度较低。研究区地开石形成于无烟煤阶段，形成温度在140℃左右。
[关键词]晋东南；夹矸；地开石
中图分类号：P619.231；P618.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01
1 研究区地质概况
晋东南地区含煤地层为石炭系上统的太原组，厚度72.01～126.14m，平均98.80 m，主要由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层及石灰岩组成。本组为一套海陆交互相沉积，旋迴明显。含煤层煤线5～13层，15号煤层是本组主要可采煤层之一。本文以晋城地区石炭系太原组中的15号煤层的夹矸中矿物为研究对象，对凤凰山矿、王台铺矿和古书院矿进行采样。15号煤层以贫煤-无烟煤为主，厚度2.2～2.7m，含1～3层5～30cm厚的夹矸。
2 采样及测试
样品采自煤矿回采工作面或掘进工作面中15号煤的新鲜夹矸。采样采用刻槽法，即沿垂直煤层厚度方向刻槽采样，收集从中凿下的全部矿石或碎块作为样品，采集约2kg，实验室内将其磨至约200目，供X射线衍射分析。
采用日本Rigaku公司生产的D/max 2500PC粉末XRD衍射仪（Cu靶，Kα射线，步长0.02°，功率40KV，150mA，连续扫描），对样品夹矸及煤中的矿物进行定性分析和定量测试。
3 测试结果
3.1 样品全岩矿物组成
晋城地区15号煤粘土岩夹矸全岩矿物组成特点如下：样品主要由粘土矿物和石英组成。粘土矿物含量在60.8～96.7%，石英含量低于35%，部分地区样品缺失，其他少量矿物为长石、黄铁矿和锐钛矿，含量均低于10%。
3.2 样品粘土矿物组成
晋城地区15号煤粘土岩夹矸粘土矿物组成具有如下特点：样品粘土矿物主要由铵伊利石、高岭石和地开石组成，铵伊利石含量在7～66%，仅WTP-15-g2缺失，高岭石含量在65～93%，地开石含量在34～87%，二者不共生，其他少量矿物为伊利石和绿泥石，含量均低于10%， WTP-15-g2一定量叶腊石，可能与成岩作用过程中的热液作用有关。地开石仅生成于研究区15号煤中部夹矸，可能与聚煤期中期的局部海侵作用有关。
3.3 地开石X射线衍射特征
晋城地区15号煤粘土岩夹矸X射线衍射图谱具有如下特点：（1）地开石基面衍射峰均清晰可见，d（002）=0.7152～0.7156nm，d（004）=0.3573～0.3578nm，但半高宽较大，FWHM（002）=0.309～0.416，FWHM（004）=0.319～0.434，表明地开石的平均晶层厚度较小，结晶度较低；（2）2θ=19～22°间的非基面衍射峰分裂不明显也表明研究区地开石结晶度不高；（3）与高岭石不同，地开石在2θ=34～39°间的衍射峰主要为两组双峰，分别为（200）和（131）以及（006）和（-133），而高岭石则为两组山字型的峰。（4）晋城地区15号煤夹矸地开石的衍射特征表明其属于2M1型。
4 地开石成因
Beaufort在研究砂岩储层中的地开石后指出[1]，在成岩作用过程中高岭石逐渐向地开石转化。赵星媛在研究塔里木盆地高岭石亚族后认为，富含Si4+和Al3+的流体在压力突然降低的情况下直接晶析出地开石，晶析温度在150℃。Ehrenbery等对北海油田挪威陆棚中的地开石研究后指出[5]，高岭石向地开石的转化温度在120℃。Janot Hoffman等和张善德认为煤系地开石的形成温度在110～160℃，且与煤热演化程度有关[2，3]。陈芸菁认为高岭石向地开石转化过程中存在地开石/高岭石间层矿物，形成温度在110～140℃。黄思静等指出，不同结晶度的地开石形成温度不同，结晶越好，形成温度越高。晋东南地区地开石主要由高岭石在成岩作用过程中转化而来， 其基面衍射峰半高宽较大，非基面衍射峰分裂不明顯，表明结晶度较低。15号煤以无烟煤为主，对比镜质组反射率，15号煤中部夹矸中的地开石形成温度在140℃左右。
5 结论
（1）晋东南地区15号煤夹矸中含有一定量的2M1型地开石，含量在34～87%。
（2）研究区地开石基面衍射峰半高宽较大以及和非基面衍射峰分裂不明显均表明其结晶度不高。
（3）与高岭石的两组山字型峰不同，地开石在2θ=34～39°衍射峰主要为两组双峰。
（4）研究区地开石由高岭石转化而来，形成于无烟煤阶段，形成温度在140℃左右。
参考文献
[1] Beaufort， D. Kaolinite to dickite reaction in sandstone reservoirs.Clay Minerals，1998，33（2），297-316.
[2] Zhang Shande. The Diseover yand a Study of Dickite from the Fengying MiningArea， Jiaozuo Coal Basin. Rock and Mineral Analysis，1985，1（4），30-38.in Chinese.
[3] Janot Hoffman and John Hower. （） Society of Economic Paleontologists and Mineralogists Special Publication.1979，26，55-77.
[关键词]晋东南；夹矸；地开石
中图分类号：P619.231；P618.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01
1 研究区地质概况
晋东南地区含煤地层为石炭系上统的太原组，厚度72.01～126.14m，平均98.80 m，主要由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层及石灰岩组成。本组为一套海陆交互相沉积，旋迴明显。含煤层煤线5～13层，15号煤层是本组主要可采煤层之一。本文以晋城地区石炭系太原组中的15号煤层的夹矸中矿物为研究对象，对凤凰山矿、王台铺矿和古书院矿进行采样。15号煤层以贫煤-无烟煤为主，厚度2.2～2.7m，含1～3层5～30cm厚的夹矸。
2 采样及测试
样品采自煤矿回采工作面或掘进工作面中15号煤的新鲜夹矸。采样采用刻槽法，即沿垂直煤层厚度方向刻槽采样，收集从中凿下的全部矿石或碎块作为样品，采集约2kg，实验室内将其磨至约200目，供X射线衍射分析。
采用日本Rigaku公司生产的D/max 2500PC粉末XRD衍射仪（Cu靶，Kα射线，步长0.02°，功率40KV，150mA，连续扫描），对样品夹矸及煤中的矿物进行定性分析和定量测试。
3 测试结果
3.1 样品全岩矿物组成
晋城地区15号煤粘土岩夹矸全岩矿物组成特点如下：样品主要由粘土矿物和石英组成。粘土矿物含量在60.8～96.7%，石英含量低于35%，部分地区样品缺失，其他少量矿物为长石、黄铁矿和锐钛矿，含量均低于10%。
3.2 样品粘土矿物组成
晋城地区15号煤粘土岩夹矸粘土矿物组成具有如下特点：样品粘土矿物主要由铵伊利石、高岭石和地开石组成，铵伊利石含量在7～66%，仅WTP-15-g2缺失，高岭石含量在65～93%，地开石含量在34～87%，二者不共生，其他少量矿物为伊利石和绿泥石，含量均低于10%， WTP-15-g2一定量叶腊石，可能与成岩作用过程中的热液作用有关。地开石仅生成于研究区15号煤中部夹矸，可能与聚煤期中期的局部海侵作用有关。
3.3 地开石X射线衍射特征
晋城地区15号煤粘土岩夹矸X射线衍射图谱具有如下特点：（1）地开石基面衍射峰均清晰可见，d（002）=0.7152～0.7156nm，d（004）=0.3573～0.3578nm，但半高宽较大，FWHM（002）=0.309～0.416，FWHM（004）=0.319～0.434，表明地开石的平均晶层厚度较小，结晶度较低；（2）2θ=19～22°间的非基面衍射峰分裂不明显也表明研究区地开石结晶度不高；（3）与高岭石不同，地开石在2θ=34～39°间的衍射峰主要为两组双峰，分别为（200）和（131）以及（006）和（-133），而高岭石则为两组山字型的峰。（4）晋城地区15号煤夹矸地开石的衍射特征表明其属于2M1型。
4 地开石成因
Beaufort在研究砂岩储层中的地开石后指出[1]，在成岩作用过程中高岭石逐渐向地开石转化。赵星媛在研究塔里木盆地高岭石亚族后认为，富含Si4+和Al3+的流体在压力突然降低的情况下直接晶析出地开石，晶析温度在150℃。Ehrenbery等对北海油田挪威陆棚中的地开石研究后指出[5]，高岭石向地开石的转化温度在120℃。Janot Hoffman等和张善德认为煤系地开石的形成温度在110～160℃，且与煤热演化程度有关[2，3]。陈芸菁认为高岭石向地开石转化过程中存在地开石/高岭石间层矿物，形成温度在110～140℃。黄思静等指出，不同结晶度的地开石形成温度不同，结晶越好，形成温度越高。晋东南地区地开石主要由高岭石在成岩作用过程中转化而来， 其基面衍射峰半高宽较大，非基面衍射峰分裂不明顯，表明结晶度较低。15号煤以无烟煤为主，对比镜质组反射率，15号煤中部夹矸中的地开石形成温度在140℃左右。
5 结论
（1）晋东南地区15号煤夹矸中含有一定量的2M1型地开石，含量在34～87%。
（2）研究区地开石基面衍射峰半高宽较大以及和非基面衍射峰分裂不明显均表明其结晶度不高。
（3）与高岭石的两组山字型峰不同，地开石在2θ=34～39°衍射峰主要为两组双峰。
（4）研究区地开石由高岭石转化而来，形成于无烟煤阶段，形成温度在140℃左右。
参考文献
[1] Beaufort， D. Kaolinite to dickite reaction in sandstone reservoirs.Clay Minerals，1998，33（2），297-316.
[2] Zhang Shande. The Diseover yand a Study of Dickite from the Fengying MiningArea， Jiaozuo Coal Basin. Rock and Mineral Analysis，1985，1（4），30-38.in Chinese.
[3] Janot Hoffman and John Hower. （） Society of Economic Paleontologists and Mineralogists Special Publication.1979，26，55-77.