[科普中国]-视密度

视密度的概念

矿物的密度一般分为真密度、视密度、堆密度、纯煤真密度。矿物的真密度又称比重，视密度又称矿物的容重或体重，视密度是计算矿物储量的重要指标。不能用纯矿物的视密度值来进行资源量估算，因它不能代表矿物层的特征，应采用煤矿物层平均灰分下的视密度值来进行资源量估算。

煤的视密度据有关资料纯煤的真密度：褐煤的一般为1.26～1.46，烟煤为1.3～1.4，无烟煤变化范围较大，可由1.4～1.9。纯煤真密度是指去除矿物质和水分后煤中有机质的真密度。常用纯煤真密度来区分煤的煤化程度。 煤岩组成、煤化程度、煤中矿物质的成分和含量是影响密度的主要因素。在矿物质含量相同的情况下，煤的比重随煤化程度的加深而增大；同一变质程度的煤，不同煤岩组分的密度也不同，惰质组密度最大，镜质组较小，壳质组的最小；煤中矿物质的密度一般比煤中有机质的密度大得多，如黄铁矿密度为5.0，石英为2.65，粘土密度为2.4~2.6等，因此煤的密度是随煤中矿物质含量增高而增高，尤其是硫铁矿含量越高的煤，其密度也越高。

在密度测试中，所测出的密度值一般为所采样品的密度，即特定的灰分、水分及煤岩组分下的密度，基本上不是纯煤的密度值，纯煤的取得是在所采煤样中挑选不含夹石的块煤，进行密度测试，纯煤样灰分小于10%。不能用纯煤的视密度值来进行资源量估算，因它不能代表煤层的煤质特征，应采用煤层平均灰分下的视密度值来进行资源量估算。

煤的真密度和视密度测试方法原理是一样的，但对测试样品的粒度和重量要求不一样，真密度样品为小于0.2mm的分析煤样2g，视密度样品为13～10mm的分析煤样20～30g，必须要有1kg的块煤才能保证能制出20～30g的分析样品，由于煤的硬度小易碎，在制样时灰分较高的碳质泥岩、暗煤容易保留下来，而较脆的亮煤可能会碎裂到10mm以下，不能参与视密度的测试，这样会导致视密度值偏高，因此必须在测视密度的同时，测试该样品的灰分和水分，便于了解换算，以正确的应用所测值。而真密度测试样品的粒度小，代表性好，所需样品数量少，视密度需要的样品有一定粒度且数量较大，在勘探时有时难以满足要求（多数是煤数量够，但粒度不够），因此可通过测试真密度来计算视密度。经过测试对比，与实测符合较好。

视密度值在资源量估算中的应用近几年，大规模的在宁东煤田进行煤炭资源勘查，宁东煤田主要有侏罗纪延安组的不粘煤和石炭二叠纪山西太原组的气煤、肥煤、焦煤。不粘煤的一个共性是惰质组含量高，在有机质中多大于50%，煤岩组分多为微镜惰煤I，灰分一般为低灰，因此影响视密度的主要因素是煤的显微组分，本区不粘煤的视密度值详见下表。石炭二叠系的煤因其灰分或硫分较高，密度值均较纯煤密度值大1。

在煤田地质勘查时，资源量估算中视密度参数一般是采用某一层煤的算术平均值，《煤、泥炭地质勘查规范》DZ/T0215-2002中视密度采样分析数量为煤样的10%，当煤层灰分含量较大或灰分变化较大时，视密度分析样的灰分与该层煤的平均灰分可能不一致，而灰分含量是影响视密度主要因素，如果不考虑两者之间的关系，直接采用视密度算术平均值计算的资源量肯定会与实际值有较大出入。因此，应根据不同采样点不同灰分含量测得的视密度值，通过计算法或作图求出煤层平均灰分下的视密度。

计算法：按经验公式容重灰及公式ARD=ARD0+0.007（Ad-Ad0）求出煤层平均灰分下的视密度即采用视密度。式中：ARD为采用视密度，ARD0为实测密度，Ad0为容重灰。将各点实测容重值换算成采用视密度，用各煤层各点采用视密度（剔除可疑值）的算术平均值作为各煤层的视密度。经过计算与实际测试对比，灰分大于平均灰分的视密度值，计算值大于平均灰分点下的实测值，如下表。煤层平均灰分27.97%，灰分为27.06%的煤样视密度为1.47，换算到平均灰分27.97%的视密度为1.48。灰分32.25%的煤样视密度为1.56，换算为平均灰分的视密度为1.53。

作图法：以测试的视密度和对应的灰分分别作纵轴和横轴，通过多个对应点，得到一个带状的容重—灰分曲线图，然后根据煤层的平均灰分从曲线图中查出其对应的容重范围然后取平均值得到该煤层的容重值。

视密度填图视密度填图有助于重力数据的解释，在覆盖区，视密度图可作为岩性填图的一种工具。视密度的换算主要用来确定岩石组的边界以及它们的平均密度。算法有频率域〔`’和空间域二大类。在频率域中换算视密度受地形和界面起伏的限制，要求地形和界面必须是平面，但实际地形和界面起伏的影响，不易保证结果的可靠性。为了克服这些障碍，我们设计了空间域的矩阵法，用理论模型试算证明了方法的有效性，取得了高分辨率的视密度图，特别是实现了任意起伏地形和变深度界面的视密度计算。在铜陵地区实际应用视密度填图表明，视密度图能提供所求地层的密度分布的真实情况，从而能够划分岩性和圈定岩体的边界2。