[科普中国]-煤接触变质作用

岩浆接触或侵入煤层时因其高温、挥发物和压力使煤发生变质的作用。导致煤发生接触变质的，常是岩墙、岩脉、岩床等浅成侵入体，通常其覆盖层较薄，煤受其高温产生的挥发性气体较易逸出，冷却也较快。由于这种快速加热在一定程度上与炼焦过程相似，因而与岩浆侵入体直接接触的煤常转变为天然焦和高变质煤。

释义岩浆接触或侵入煤层时因其高温、挥发物和压力使煤发生变质的作用。

原因导致煤发生接触变质的，常是岩墙、岩脉、岩床等浅成侵入体，通常其覆盖层较薄，煤受其高温产生的挥发性气体较易逸出，冷却也较快。由于这种快速加热在一定程度上与炼焦过程相似，因而与岩浆侵入体直接接触的煤常转变为天然焦和高变质煤。接触变质影响的范围小。中国江西乐平鸣山矿辉绿岩岩墙上部宽1.10m，中部宽1.00m，下部宽0.80m，除与岩墙接触处的煤变为天然焦外，往外只变为高变质烟煤，煤接触变质带总宽度不足1m(表1);淮北石合县早二叠世煤层中有厚0.29m的斜长斑岩岩脉，紧靠岩脉处的煤变质为天然焦，但是距岩脉1m以外的煤。

特点当构造应力作用于煤岩层而产生大量摩擦热后，而导致煤的变质。由于这种热量往往较少，因此动力变质作用主要发生在煤层围岩导热差，且热量易于集中的相对密闭的环境。

接触变质会增高煤的矿化程度，接触变质煤的灰分普遍较高，特别是无烟煤、超无烟煤，距岩浆侵入体越近，灰分越高。岩浆侵入体与煤之间可呈突变的平面接触，也可呈岩煤混合的不规则接触。被煤污染的岩浆侵入体常转变成碳酸盐和其它一些次生矿物，称为“白色捕虏体”，其主要成分CO2部分来自伴随岩浆侵入体的挥发物，部分由煤与水在高温下反应生成。大量CO2的存在，使煤和岩浆侵入体中的矿物转变成碳酸盐，其中最常见的是方解石。接触带上的岩浆侵入体和高变质煤中都产生有很多裂隙、裂缝，有时充填有煤在经受高温过程中形成的焦油状物质 (靠近接触带的煤在受高温时，可形成塑性物质进入接触带两侧的裂隙、裂缝中)。据宫静娴等的综合资料，山东燕山晚期岩浆侵入某煤层形成的煤接触变质，分带如下 (岩墙宽0.31m)。

(1)焦岩混合带。指岩浆侵入煤层后，从出现天然焦开始到混于天然焦中的岩浆岩团块消失为止的接触带，宽0.25m。这部分天然焦颜色最浅，相对密度最大，矿化最严重，显微镜下可见到叶片状、流纹状，花瓣状、梳状、镶嵌状等结构和各向异性小球体;后生气孔多为圆形，孔径1～50μm，气孔中以充填方解石为多，其次为石英、黄铁矿;反射率可达8%或更高。化学特性为挥发分、氧含量、发热量降低，碳含量、水分、灰分增高。

(2)天然焦带。为纯天然焦带，宽0.24m。从焦岩混合带向外可依次分为致密焦、砾状焦、柱状焦和粒状焦。

(3)煤焦混合带。指天然焦带之外侧，介于天然焦和煤之间的过渡带，宽0.25m，为煤和天然焦的混合物。其宏观特征是疏松，不均一，黑色，染手。

(4)高变质煤带。指煤焦混合带外侧未形成天然焦但已受岩浆接触影响的高煤级带，宽0.20m。

(5)正常煤。指完全未受岩浆接触变质影响的煤。

已与未受接触变质影响的煤具有相同的挥发分 。1

主要特征(1) 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深成岩体分布有一定关系。

(3)煤的变质程度决定于岩体大小，以及与岩体距离的远近。

影响因素煤变质作用，指的是褐煤向烟煤、无烟煤转变的过程。温度、压力和作用的持续时间是煤变质的主要因素。煤在变质过程中，内部结构、化学组成、物理特征以及工艺性能都呈有规律的变化。在三种因素中以温度因素最重要，因为温度促使镜质组中芳香结构发生化学变化，官能团和键减少，链缩短、缩聚，从而使煤的变质程度增高。时间因素指煤受热的持续时间，煤经受温度高于50～60℃时，其持续的时间越长，煤的变质程度就越高。上述时间因素与温度因素的关系，主要是对深成变质作用而言。

至于区域岩浆热变质作用与接触变质作用，由于经受源于岩浆的温度高，受热的时间较短，量化研究尚少。从受热持续时间而言，以深成变质作用最长，区域岩浆热变质作用次之，接触变质作用最短。压力是煤变质不可缺少的因素，它主要促使煤的物理结构发生变化。由于煤对温度和压力的反应比围岩灵敏，当褐煤变成烟煤、无烟煤时，围岩一般不发生变质。因此，从褐煤转变为烟煤、无烟煤的作用，实际上仅大致相当于沉积岩的成岩作用；而煤进一步转变为石墨、天然焦的作用则与沉积岩的变质作用相当。但对煤来说，则都称为变质作用。

（1）温度：温度是影响煤变质的主要因素。地温增高，煤化程度增高。

（2）压力：压力也是引起煤变质的因素之一。由于上覆岩层沉积厚度不断增大，使地下的岩层、煤层受到很大的静压力，导致煤和岩石的体积收缩，在体积收缩的过程中，发生内摩擦而放出热量，使地温升高，间接地促进煤的变质。此外在地壳运动的过程中，还会产生一定方向的构造应力，在构造应力的作用下，形成断裂构造，断裂两侧岩块相对位移时，放出热量，也可引起煤变质。

（3）时间：时间是影响煤变质的另一重要因素。在温度、压力大致相同的条件下，煤化程度取决于受热时间的长短，受热时间越长，煤化程度越高，受热时间短，煤化程度低。2

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学