煤的显微组分定义与分类(ICCP system 1994)解析II:惰质体

代世峰，王绍清，唐跃刚，姜尧发，任德贻，赵 蕾,，赵峰华，邵龙义，左建平

(1.中国矿业大学(北京) 地球科学与测绘工程学院，北京 100083; 2.中国矿业大学 国际煤地质学研究中心，江苏 徐州 221116; 3.中国矿业大学(北京) 煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京 100083)

煤中惰质体显微组分的分类于2001年发表在Fuel[1]期刊上。国际煤和有机岩石学委员会(ICCP)在正式发表该分类前，征求了全体ICCP会员的意见，全体会员对该分类进行了充分讨论。该分类方案是“ICCP system 1994”的组成部分。该分类的背景和镜质体的分类[2]一样，在此不再赘述。但是，与镜质体分类的不同之处是:惰质体的分类方案中没有划分亚组;惰质体的分类适用于从泥炭到变无烟煤整个煤化作用阶段，镜质体的分类适于中阶煤和高阶煤。

在中华人民共和国国家标准《烟煤显微组分分类》(GB/T 15588—2013)[3]和“ICCP system 1994”中，2者所对应的惰质体显微组分是一致的，即都包含丝质体、半丝质体、真菌体、分泌体、粗粒体、微粒体和惰质碎屑体。这2个分类方案的主要区别是:前者分类方案中有3个级别，即，组、显微组分和显微亚组分，后者只有组和显微组分。在中国国家标准分类方案中，将丝质体分为火焚丝质体和氧化丝质体2个亚组分，将粗粒体分为粗粒体1和粗粒体2两个亚组分;而在“ICCP system 1994”分类中，惰质体的全部显微组分均未划分显微亚组分[1]。

1 惰质体(Inertinite)概述

1.1 惰质体的定义和分类

起初，提出惰质体这一术语是为了简化煤岩学的术语名称，基于丝质体、半丝质体、菌类体和微粒体这4种显微组分在光学和化学工艺性质上具有相似性，而将它们组合成一个名称，称之惰质体[1]。顾名思义，“惰质体”这一术语表明，它比镜质体和类脂体具有明显的惰性，特别是在碳化过程中惰性尤为明显。

“ICCP system 1994”将惰质体定义为:惰质体为显微组分组，在低、中阶煤和低、中变质程度的沉积岩中，惰质体显微组分的反射率比镜质体(Vitrinite)和类脂体(Liptinite)显微组分高[1]。

在“ICCP system 1994”中，惰质体显微组分组包含的显微组分有丝质体、半丝质体、真菌体、分泌体、粗粒体、微粒体和惰质碎屑体，其中真菌体和分泌体与ICCP原命名方案中的菌类体对应。

当镜质体和惰质体的最大反射率达5%时，镜质体的反射率开始超过惰质体[4]。与镜质体相比，惰质体显微组分无荧光或有弱荧光性。惰质体显微组分的形状和细胞结构保存程度受不同成煤植物组织和沉积环境及其演化的影响。惰质体中保存植物细胞结构的显微组分有丝质体、半丝质体和真菌体[1];无植物细胞结构的显微组分有分泌体、粗粒体和微粒体[1];呈碎屑状的惰质体显微组分为惰质碎屑体[1]。

1.2 惰质体的物理和化学性质

大多数反射率高(随机反射率大于6%)的惰质体显微组分呈灰、灰白至黄白色(图1～7)。惰质体显微组分的灰度更多地反映了其沉积环境而非煤化作用程度。惰质体显微组分的反射率主要取决于它们不同的化学组成，其反射率在任一煤层或沉积岩中的变化范围通常很广。丝质体的细胞壁可能具有微弱各向异性[1]。在煤化作用过程中，惰质体的反射率直到无烟煤阶段仍高于共伴生的镜质体，但到了变无烟煤阶段，镜质体的最大反射率会高于共伴生的镜质体。

有3种情况会增加惰质体显微组分的鉴别难度[1]:① 惰质体显微组分呈细胞碎片状、无定形，且在光学性质上与相邻的镜质体接近。在此情况下，如果该惰质体显微组分表现出明显的浅灰色，其反射色明显高于相邻镜质体的反射色，则应定为惰质体;② 低反射率的惰质体碎片分散在高反射率的惰质体基质或基体中。在此情况下，可以通过与视域中反射率最低的显微组分(类脂体除外)进行比较而辨别，或通过形态判断该组分是否为惰质体;③ 少量惰质碎屑体分散在沉积岩中，在同一视域内无法找到相邻镜质体进行对比。在此情况下，可以通过其形态特征进行判断，或将该惰质碎屑体与该样品中镜质体反射率的范围值进行比较，确定其是否为惰质体。

虽然“ICCP system 1994”中惰质体的分类方案包含了目前为止发现的几乎所有的惰质体显微组分及其形态特征，但是在个别的煤层中也发现了形态上和“ICCP system 1994”分类方案中对应不上的显微组分[6,8-9]。

除微粒体外，惰质体显微组分通常在煤光片中显示出正突起。一般情况下反射率越高，突起越高[1]。

与其他显微组分组(镜质体[2]、腐植体[10]、类脂体[11])相比，惰质体碳质量分数高，氧和氢质量分数低。惰质体的碳质量分数取决于特定显微组分来源和(或)在泥炭阶段遭受的干燥或氧化还原程度[1]。

1.3 惰质体的物质来源和分布

惰质体显微组分的来源包括:真菌或高等植物组织、细碎屑、胶凝的无定形物质、在泥炭化过程中经氧化还原作用和生物化学作用改变的细胞分泌物。最近的研究发现，个别煤中惰质体可能来源于动物的排泄物粪便[6,8-9]。

虽然有些煤中惰质体含量低，但在大多数煤中惰质体都很常见[12]。通常情况下，古生代煤尤其是冈瓦纳煤比中生代、古近纪和新近纪煤含有更高含量的惰质体[13]。但一些北美的白垩纪和欧洲的侏罗纪煤、中国的侏罗纪和白垩纪煤中富含惰质体[1,14-15]。砂岩中的有机质比泥岩中的有机质含有更多惰质体(除了某些有荧光的惰质体成分)。惰质组是IV型干酪根的组成部分[1]。

1.4 惰质体的应用

在煤炭开采过程中，如果煤中惰质体含量高(特别是具有细胞空腔的丝质体和半丝质体)，则会促使粉尘的形成。

在炼焦过程中，惰质体的反应性取决于不同显微组分的物理化学性质及煤级。不同惰质体显微组分的不均一性、颗粒大小、显微煤岩类型中组分的共生关系和含量也会影响惰质体的反应性[16-18]。低反射的、具荧光的惰质体在碳化过程中会部分或全部熔融，而无荧光的惰质体则不会熔融[19-20]。部分易熔和难熔的惰质体在混煤中用作瘦化剂，但细分散时可提高焦炭强度。适量的惰质体有利于获得高强度和高稳定性的焦炭。焦炭强度还受控于混煤中惰质体尺寸大小的影响[1]。与由相近煤阶的富镜质体煤制得的焦炭相比，富惰质体煤制得的焦炭具有高的CRI(焦炭反应指数)和相对较低的CSR值(高温下与CO2反应后的转鼓焦炭强度)[21]。

由于惰质体经常与煤中矿物伴生，因此在低密度的洗煤产品中的惰质体含量减少。相反，在高密度的洗选产品(中煤和尾煤)中惰质体相对富集。滤饼通常富含惰质体[1]，在灰分产率不高的情况下，滤饼可以用作炼焦混合物的添加剂。

在燃烧过程中，大多数惰质体在以粉状燃料为进料的锅炉中会发生变化。反射率最低的惰质体会产生多孔的各向异性炭，而反射率最高的惰质体通常会产生大量的各向同性焦，偶有小气泡，表明它们经历了较短的塑性阶段[22-24]。惰质体形成的焦具有很高的反应活性，对于某些高挥发分烟煤，其反应性甚至远高于镜质体形成的焦[25-26]。

2 丝质体(Fusinite)

2.1 丝质体的术语来源和定义

该术语最初由Stopes提出，用来描述煤中不透明的、具细胞结构的煤成分[27]。“ICCP system 1994”对丝质体的定义是:丝质体具有高反射率值及保存有完好的细胞结构，至少有一处保存完整的薄壁组织、厚角组织或厚壁组织的细胞结构[1]。

需要注意的是，只有那些具有高反射率的组织细胞壁才能鉴定为丝质体(图1)。丝质体的细胞壁常比结构腐植体/结构镜质体和半丝质体的细胞壁要薄。丝质体既可以是规则的、保存完好的组织(有时可以识别出筛板和具缘纹孔)，也可以是上述细胞组织的弧形碎片(当多个薄壁碎片聚集时出现弧形结构)。丝质体也可能显示出膨胀的细胞壁。根据植物来源、微生物破坏的程度和切片的方向，细胞腔显示出不同的大小和形状(图1(b)～(d))。

丝质体的细胞腔通常是空的，但偶尔会充填凝胶体、渗出沥青体或矿物(如黏土或黄铁矿)[5,28]。值得注意到是，保存完好的真菌来源的组织或细胞不是丝质体而是真菌体[1]。

2.2 丝质体的物理和化学性质

在灰度和反射率方面，丝质体呈灰白色至淡黄白色(图1)。丝质体的反射率始终相对较高，但也随着煤阶升高而增加[29]。尽管双反射率在细胞壁的边缘以及在无烟煤和半无烟煤中可能被识别，但丝质体通常没有双反射率。丝质体无荧光。丝质体的研磨硬度通常非常高，在抛光表面丝质体呈高突起。

丝质体碳质量分数相对较高，而氢、氧质量分数以及挥发分产率较低。反射率越高，丝质体碳质量分数越高。随煤阶增加，丝质体中碳质量分数由71.0%增至94.0%、氢质量分数由4.0%降至2.0%、氧质量分数由20.3%降至2.2%(干燥无灰基)[30-31]。

丝质体中稠环芳香结构和氢化芳香环结构发育。加拿大西部褐煤中不同显微组分的红外光谱表明，相比于伴生的腐植体，丝质体中OH官能团、C—O官能团和多环醌类含量较少[1]。

2.3 丝质体的物质来源

丝质体源自木质纤维素细胞壁。在细胞结构保存良好的情况下，可以建立丝质体与植物的亲缘关系[32]。某些煤中的丝质体，特别是在地层空间横向上延展的丝炭层中的丝质体，可能是源于野火而形成的火焚丝质体[12,17,33-34]。据VARMA[17]和TAYLOR等[35]研究，丝质体还可以通过在真菌和细菌的参与下使植物组织脱羧，或者通过脱水和风化而生成，也就是氧化丝质体。但是，GUO和BUSTIN等[36-37]认为丝质体都是不完全燃烧的产物。

2.4 丝质体的分布和应用

丝质体通常以分散的透镜体、薄层或条带赋存在煤中。在除煤以外的岩石中，丝质体常以独立碎片形式赋存。丝质体可能是通过水或空气被搬运到泥炭或沉积盆地中[38]，但也可能是原位燃烧产生的[39]。构造活动可导致丝质体含量增加[40]。因此，很难精确表达丝质体的沉积模式。在大多数煤中丝质体含量相对较低，但在某些沉积相形成的煤中可能富集[41]。丝质体是IV型干酪根的特征成分。

尽管丝质体本身硬度高，但由于它易碎，所以在煤破碎后，丝质体会富集在非常细的粒级中以及非常细的粉尘中。在煤砖光片制备过程中，丝质体易碎、无弹性。丝质体不与煤中其他成分黏合。丝质体无结焦能力，在配煤中用作惰性物料。只有分散在焦炭中时，丝质体才提高焦炭强度。丝质体焦化副产品的产率非常低。在燃烧过程中，丝质体保持不熔融状态或者在焦炭形成过程中出现小的圆形脱挥发气泡。因为丝质体碳含量较高、氢含量较低，不适合对其进行氢化。它很难被氧化并且不易自燃。丝质体特别富集的煤层可以用于地层对比，但这种煤层很少[1]。

3 半丝质体(Semifusinite)

3.1 半丝质体的术语来源和定义

该术语最初用来描述性质介于丝质体和镜质结构体之间的一种惰质体显微组分[1]。“ICCP system 1994”对半丝质体的定义为:半丝质体是指在同一煤层或沉积岩中反射率和结构介于腐植结构体/镜质结构体和丝质体之间的一种惰质体显微组分。

半丝质体的胞腔有时模糊或仅部分可见。即使在同一个煤颗粒中，胞腔的大小和形状也可能有所不同，但通常小于丝质体中相应组织的胞腔。如果半丝质体的胞腔闭合，则细胞壁通常不会显示清晰的轮廓。由木质部形成的半丝质体的胞腔和细胞壁通常比由树叶形成的半丝质体的胞腔和细胞壁保存得更好[42]。半丝质体的胞腔可能是空的或充填了其他显微组分(如渗出沥青体)或矿物(如黏土矿物等)。

3.2 半丝质体的物理和化学性质

半丝质体的灰度为灰色至白色(图1(a))。在同一煤样品中，其反射率介于腐植结构体/镜质结构体和丝质体之间。在进行显微组分鉴别时，那些具有半丝质体形态，并且比同一样品中镜质体灰度浅的组分都应该鉴定为半丝质体。半丝质体的反射率随泥炭的脱水程度和成煤植物氧化程度的增加而提升，也随煤阶升高而增加[43]。半丝质体通常显示出不规则的各向异性。

在长波长激发光照射下，半丝质体可发荧光[44];但是，其荧光强度比同一煤中镜质体弱。半丝质体的反射率越高，其荧光强度越低，直至不发荧光。随着半丝质体的反射率增高，其研磨硬度也越大，突起也越高。

半丝质体的元素组成介于腐植结构体/镜质结构体和丝质体之间，但变化范围很大。半丝质体的反射率越高，其氢质量分数越低，碳质量分数越高。值得注意的是，有低反射率、清晰荧光的半丝质体，可能与吸附的沥青质物质有关[1]。

3.3 半丝质体的物质来源

半丝质体来源于木本和木本植物的茎以及叶片中的薄壁组织和木质部组织，这些组织由纤维素和木质素组成。半丝质体在泥炭阶段通过弱腐植化、脱水和氧化还原作用形成。半丝质体胞腔结构的保存程度取决于成煤植物组织的类型和腐植化程度。当野火造成煤中显微组分的反射率和半丝质体接近时，也鉴别为半丝质体[33,36-37]。

3.4 半丝质体的分布和应用

半丝质体是煤的常见显微组分。它通常与镜质体和丝质体伴生，赋存于微三合煤、暗煤和丝炭中。某些冈瓦纳煤中富含半丝质体，其中部分半丝质体来源于树叶。在北半球的石炭纪煤层中，半丝质体主要来源于成煤植物的木质部，由树叶衍生的半丝质体很少见。大多数古近纪和新近纪煤中的半丝质体含量很低[7,12,45]。在不同时代的砂岩中，半丝质体是一种常见的有机成分;根据其化学成分，半丝质体属于III-IV型干酪根。

在炼焦过程中，半丝质体会释放出挥发分，并表现出不同程度地收缩。压碎的小碎片通常保持其形状，并充当骨料以增厚和加固焦炭的孔壁。较大的碎片可能会产生收缩破裂，可能导致焦炭中形成裂隙。具有低反射率、发荧光的半丝质体在炼焦中熔化并完全胶结于焦炭中[45-46]。在所有的转化过程中，半丝质体都具有一定的反应性，反射率越低，荧光强度越高，反应性就越高。

4 真菌体(Funginite)

4.1 真菌体的术语来源和定义

真菌体由BENES K提出，并由LYONS P在1996年的ICCP会议上以口头报告形式提出[1]，指的是煤和沉积岩中的真菌遗骸。“ICCP system 1994”对真菌体的定义为:真菌体是一种惰质体显微组分，主要由高反射率的单细胞或多细胞真菌孢子、菌核、菌丝、菌丝体(菌基质和菌根)及其他真菌遗骸组成[1]。

古近纪、新近纪及更年轻沉积物中的真菌体主要由圆形单细胞到椭圆形多细胞组成。根据细胞数量可将其分为单细胞真菌孢子、双细胞真菌孢子和多细胞真菌孢子、纺锤形的冬孢子和多细胞圆形的菌核。真菌体也以管状形式(菌丝)和细管结构(菌丝体和密丝组织)出现。真菌体在较老的古生代煤和沉积物中较罕见，主要以菌核衍生物和不同类型的真菌组织的形式出现。

一些现代泥炭中的真菌孢子尺寸为10～30 μm，菌核和其他真菌组织尺寸10～80 μm[47]。石炭纪真菌的厚壁孢子体直径可达185 μm[48]。在近代沉积物和泥炭中，偶尔能肉眼观察到菌核。菌丝体的尺寸大小不一。单个真菌菌丝(管)的长度和宽度各不相同，并可能很长。印度尼西亚泥炭中的菌丝直径常为2～4 μm，长度100～200 μm[47]。

需要注意的是，多细胞真菌体可能与泡状鞣质体混淆，2者可从泡状鞣质体的规则胞腔加以区分。真菌体集合体(密丝组织)可能与高等植物降解后的遗骸中不规则惰质体团块很相似[49]。但真菌体缺乏高等植物细胞壁所具有的结构特征(如多层细胞壁，胞间隙等)。晚古生代煤中真菌组织组成的真菌体很难识别，可能会与其他惰质体显微组分(如丝质体)混淆。

4.2 真菌体的物理和化学性质

在油浸反射光下，真菌体呈浅灰色到白色(图2)，黄白色较少见。在古近纪和新近纪低阶煤中，真菌体的反射率常略高于腐植结构体，反射率介于0.4%～1.0%。在中阶煤和高阶煤中，同一煤层中真菌体的反射率变化范围很大，反射率通常高于对应的镜质体，但这种差异在对应的镜质体反射率(Rr)约1.6%时消失。

图2 煤中的真菌体(fg)和粗粒体(m)Fig.2 Funginite and macrinite in coals from China

真菌体无荧光，但被沥青浸渍时除外[50]。菌核的荧光性细胞充填物主要由渗出沥青体组成。

低阶煤中真菌体通常具有低～中高的研磨硬度和突起。中阶煤和高阶煤中真菌体具有中—高突起。真菌体的研磨硬度和突起取决于真菌体的植物来源，且与其反射率成正相关。

真菌遗骸主要由几丁质组成，几丁质是一种不溶于水的弱酸和弱碱的含氮多糖。真菌遗体中的黑色素导致其在透射光下呈深色，并具有高反射率[51]。黑色素含10%～15%的蛋白质，且与腐植酸和木质素有一定的结构关联。其经验式为C32H54O21N4。真菌体不具可溶性，并且具有抗有机降解能力[52-53]。

中阶煤中真菌体的Micro-FTIR图谱显示在1 587,1 449和1 027 cm-1处有明显的芳香峰，在700～900 cm-1区域内也有显著的面外芳香峰[54]。真菌体的这2个显著芳香峰(1 587和1 449 cm-1)在土壤真菌菌丝体的热变黑色素中也出现过[52]。

4.3 真菌体的来源、分布和应用

真菌体来源于真菌孢子、菌核、菌丝和其他真菌组织。

早古生代后的所有主要类别的真菌已被认知[55-57]。从泥盆纪到现在的泥炭、煤和沉积岩中都可能出现少量真菌体。真菌体是北半球贫孢子微暗煤中的常见成分，它可与其他任何显微组分伴生[38]。真菌体偶尔也富集成团块或富集成层。在低阶煤中真菌体常与腐植碎屑体共存，且常富集于软褐煤的亮煤条带中，而在暗煤条带中的真菌体与其他化学性质稳定的显微组分(惰质碎屑体、分泌体、树脂体)可能以堆积的形式出现[58]。真菌体偶尔与根源性的木质结构体/镜质结构体(菌根)紧密赋存[38,59]。真菌体的存在可能表明泥炭中的化石或者泥炭的近期风化(脱水)[60]。近期的真菌遗骸也可能以杂质形式存在于低阶煤中。真菌体是IV型干酪根的一部分，在沉积物中也有赋存，如在某些南极洲三叠纪燧石中就有真菌体赋存[61]。

煤中有的粗粒体和真菌体以及细菌活动密切相关[62-65]。图2(b),(c)显示真菌体存在于粗粒体中，表明动物粪便中菌落活动[8]。

由于煤中真菌体含量通常较低，因此还未发现其在煤的制备、成型和炼焦性能方面的影响，但高反射性的冬孢子(teleutospores)和菌核在炼焦中具惰性[66-68]。菌核类型和形态可用于区分新生代煤和中生代、古生代沉积物。世界范围内只有古近纪和新近纪及更年轻时代煤和沉积物中记录有冬孢子和某些类型的菌核。菌孢子和其他真菌体的种类及数量可能有助于煤层对比及确定泥炭(煤)的形成古环境[69-70]。

5 分泌体(Secretinite)

5.1 分泌体的术语起源和定义

该术语由LYONS 等[71]提出并于1997年被ICCP采用，是惰质体中的一种圆至椭圆形、无细胞形态、具高反射率的显微组分。“ICCP system 1994”对分泌体的定义为:分泌体属于惰质体的显微组分，其形状通常为圆形-椭圆形、有气孔或无气孔、无明显植物结构。

虽然分泌体常近圆形(图3(a),(b))，但也可能以月牙形或多边形(图3(c))的形式产出[71]。分泌体的横截面一般为60～400 μm，可小至10 μm，或长至2 000多微米。分泌体可能有特征性裂隙，也可能有氧化边和内部裂隙[31]。分泌体也可能被高岭石或其他矿物充填而表现出高反射率的贝壳状外观。低反射率的分泌体可能呈均一状或由黏性流体导致的旋涡状。

图3 煤中的分泌体(s)(青海木里煤田侏罗纪烟煤[5])Fig.3 Secretinite (s) in the Jurassic subbituminous coal from the Muli Coalfield,Qinghai Province,China[5]

分泌体与粗粒体的区别在于前者常呈圆形或等大的，有更高的突起;与团块凝胶体的区别在于前者有更高的反射率，粒径更大，且常有裂隙，氧化边和气孔[71]。需要注意的是，被矿物质填充的高反射贝壳状分泌体不应与天然存在于煤和炭质沉积物中的细球状炭颗粒所混淆[72]。在旧的分类方案中，具气孔和无气孔的分泌体都鉴定为菌类体[38,73-74]。

5.2 分泌体的物理和化学性质

分泌体呈浅灰色到黄白色，其反射率值变化范围大。在同一样品中，分泌体的反射率可能略高于镜质体(尤其在无烟煤中)，也可能超过丝质体。在紫外和蓝光激发下分泌体无荧光。

分泌体的研磨硬度变化范围大。和同一样品中镜质体相比，具有低反射率的分泌体不显突起，但这种情况不常见。具有高反射率的分泌体可能比同一样品中的丝质体硬度大，具很高的突起，因此难以研磨。

对于分泌体的化学成分知之甚少。阿巴拉契亚煤中分泌体的H/C原子比与伊利诺斯盆地中“棒状树脂”的H/C原子比(0.46～0.59)接近[1]，但与树脂化石的H/C原子比(约1.5)不同。西班牙某褐煤中的分泌体的反射率和H/C原子比也与棒状氧化树脂的接近[1]，但分泌体的O/C原子比(<0.11)明显低于棒状氧化树脂(0.29)，表明这种分泌体是非树脂性来源。不同于镜质体和丝质体，分泌体中几乎检测不到硅和铝[75]。

分泌体的Micro-FTIR光谱没有出现树脂和氧化树脂在1 450和2 900 cm-1处特有的强脂肪C—H伸缩和弯曲峰[76]。中阶煤中分泌体的Micro-FTIR光谱表现有815～825,751～759和883～887 cm-1的弱脂肪族伸缩和弯曲振动峰，并具有显著的芳香面外振动峰;在1 595 cm-1处也有一个突出的芳香峰[1]。

5.3 分泌体的来源、分布和应用

分泌体的来源尚不完全清楚。普遍认为分泌体是树脂的氧化产物[1]，但也可能来源于髓木目种子蕨植物分泌管中形成的腐植质凝胶[71]，其次形成于其他维管植物中的细胞和导管。在阿巴拉契亚中阶煤中发现了与厚壁、马蹄形的丝质体伴生的分泌体，它来源于一种髓木目种子蕨植物分泌管周围的厚壁组织(纤维)[31]。高度富集的分泌体可能是在野火或强降解作用下选择性富集了腐植质凝胶或氧化树脂的结果[1]。

分泌体在世界范围内的石炭纪和二叠纪中阶煤和高阶煤中都很常见。在中国[77]和丹麦[1]侏罗纪煤中也发现有分泌体赋存。分泌体以氧化树脂的形式赋存于加拿大萨斯喀彻温的古新世苏里斯类脂体中。分泌体常与具搬运沉积形成的微暗煤层以及煤或页岩中的黏土矿物伴生。

分泌体一般不参与粉尘的形成。热台试验显示，当温度高达510 ℃时，中阶煤(Rr=0.60%)中分泌体也未熔融[31]。在结焦过程中分泌体不熔融，但可能会分散在基质中从而提高了焦炭强度。

自早石炭世开始，分泌体就以“菌核颗粒”的形式在欧洲页岩中赋存。加拿大大西洋地区的中阶煤中可能高度富集分泌体，该特征已经被用作煤层对比的依据[78]。

6 粗粒体(Macrinite)

6.1 粗粒体的术语起源和定义

该术语由STACH和ALPERN于1963年提出，用来描述无细胞结构的、相对大且致密的惰质组显微组分[1]。“ICCP system 1994”对粗粒体的定义为[1]:粗粒体是惰质体显微组分组中的一个显微组分，常以无定形基体或以形态各异的、离散的、无结构块体出现。在垂直于层理的切面上，粗粒体无特定形状，可呈基质状、条带状或透镜状产出。粗粒体集合体的最小直径大于10 μm。根据其结构和反射率，粗粒体可逐渐变为半丝质体[42]。在低阶煤中，粗粒体的纹理结构与周围的细屑体或密屑体相似。

需要注意的是，清晰可辨的极细小惰质体颗粒(<2 μm)应属于微粒体;其他呈圆形的惰质组显微组分，无论发育气孔和裂隙与否，均属于分泌体。

6.2 粗粒体的物理和化学性质

粗粒体呈浅灰色到白色(图4)，在油页岩中有时呈黄白色。在同一煤样中，粗粒体的反射率值变化范围可能很大(图4～6)，但通常比共伴生的镜质体中的显微组分反射率高。有时粗粒体和同一煤样中的腐植体/镜质体接近，但是低于丝质体[79-81]。粒径较大的粗粒体表面可能有斑点。

图4 煤中的粗粒体(ma)(内蒙古胜利煤田白垩纪亚烟煤[6])Fig.4 Macrinite (ma) in the Cretaceous subbituminous coal from the Shengli Coalfield,Inner Mongolia,China[6]

用长波长光源激发粗粒体时可见荧光[44]，其荧光强度通常比同一煤中的镜质体显微组分弱[45]。粗粒体的反射率越高，其荧光强度越低，直至无荧光。

同一煤样中粗粒体的突起变化较大;在大多数情况下，同一煤样中粗粒体突起比镜质体显微组分高。有时粗粒体突起比同一煤样中分泌体低。

对粗粒体的化学成分研究甚少。MASTALERZ和BUSTIN[54]提供了煤中粗粒体的一些基本的电子探针数据。

6.3 粗粒体的物质来源、分布和应用

粗粒体可能来源于絮凝的腐植质基质，由于短暂的地下水位下降，这些腐植基质物质在早期炭化过程中经历过脱水和氧化还原过程所致[12,42]。粗粒体也可能是真菌和细菌的代谢产物，孤立存在的粗粒体的集合体可能来自粪化石[38]。DAI等[6,8]在内蒙古胜利煤田白垩纪亚烟煤中发现成群出现的来自粪化石的粗粒体。低煤阶煤中粗粒体可能形成于缓慢的泥炭火灾。

HOWER等[9]认为，煤中有的粗粒体是降解作用形成的显微组分，它们显示不同的固结程度，其反发射色均介于腐植体/镜质体和丝质体之间，高于同一煤样中的半丝质体。表明它是降解的显微组分，在形成的初始，它和碎屑腐植体/碎屑镜质体很类似，而后是经历了时间更长的降解过程。

DAI等[6,8]、HOWER等[9]报道了内蒙古白垩纪亚烟煤中2种特殊的粗粒体，这2种粗粒体在 “ICCP system 1994”惰质体分类方案中找不到与之相对应的显微组分。① 节肢动物粪便形成的粗粒体(图4(d)，5(a),(b))，这些粪化石起初分布在遭到降解的植物组织中，而后发生火灾而形成了粗粒体集合体。② 图6(a),(b)展示了没有植物组织结构的惰质体，可能由降解的植物组织又经历了煤火而形成。图6(b)中的粗粒体的反射色和其周边的腐植体/镜质体接近，但是远低于周边的丝质体。

图5 煤中的粗粒体(ma)和惰质碎屑体(id)(内蒙古胜利煤田白垩纪亚烟煤[6]) Fig.5 Macrinite (ma) and inertodetrinite (id) in the Cretaceous subbituminous coal from Shengli Coalfield,Inner Mongolia,China[6]

图6 煤中的粗粒体(ma)(内蒙古乌兰图嘎矿白垩纪亚烟煤[8])Fig.6 Macrinite (ma) in the Cretaceous subbituminous coal from the Wulantuga deposite,Inner Mongolia,China[8]

粗粒体在微暗煤中很常见。微三合煤中也可见粗粒体。粗粒体有时也与镜质体共伴生，尤其是胶质碎屑体。根据其化学性质，粗粒体可能是III型干酪根的一部分(荧光粗粒体)，但大多数粗粒体属于IV型干酪根。

粗粒体的反应性与反射率和荧光性有关。它的反射率越低，荧光越强，反应能力越强[42]。

7 微粒体(Micrinite)

7.1 微粒体的术语起源和定义

该术语源于Stopes的“micronite”(微粒)。“ICCP system 1994”对微粒体的定义为:微粒体是以很小的圆形颗粒存在的惰质体显微组分(图7)。

有时很难区分微粒体和其他的细小的惰质组碎片，因此在实际应用中，为了与惰质碎屑体区别开来，把微粒体最大尺寸定为2 μm[42]。值得注意的是，微粒体的集合体不能鉴定为粗粒体;在定量时，由于微粒体的每个颗粒都很小，很难精确地对微粒体进行镜下显微组分定量，只能定量微粒体的集合体。

在镜下观察时，需要将微粒体与其他细粒物质区分，如低阶煤中的高岭石或多孔凝胶体。与微粒体不同，其他物质通常具有明显的内反射，而且缺乏可以明显区分粒度尺寸的特征。

7.2 微粒体的物理和化学性质

微粒体为浅灰色到白色(图7)。在同一煤样中微粒体反射率比镜质体高但常低于惰质体中的其他显微组分。在镜质体反射率大于1.4%时，微粒体与镜质体的反射率变得接近而难以区分。由于微粒体的粒度细小，其反射率只能近似地在其集合体上测定。微粒体不发荧光，突起微弱或不显突起。由于微粒体颗粒小且难分离，对其化学组成的研究仅有较少报道。与其他惰质体显微组分相比，微粒体能产生较多的挥发分[38]。上西西里亚煤中镜质体富含微粒体，微粒体的氢质量分数和挥发分产率较高;该煤中胞腔的树脂体充填物可能转化为微粒体[35,38]。当高挥发分烟煤光片上的微粒体受红外光辐射，是最早消失的热敏显微组分，因此更像类脂体[35,38]。

7.3 微粒体的物质来源

微粒体集合体中的细小颗粒可能有不同的来源。有些微粒体被称之为在煤化作用中形成的“次生显微组分”，可能是厚壁组织的煤化作用产物。更多情况下，微粒体是类脂物质(类脂体或富氢镜质体)的残渣[82]。THIESSEN 和SPRUNK[83]在透射光下观察到的不透明微粒体颗粒，是由次生管胞壁的残余物形成的。有时微粒体形成于泥炭化过程[84-86]。微粒体还可能来源于剧烈碎裂的惰质体其他显微组分。

7.4 微粒体的分布和应用

微粒体是中阶煤中的常见的显微组分，在低阶煤中较为罕见。微粒体在大多数显微煤岩类型中以独立细小颗粒或颗粒集合体形式存在。微粒体在微镜煤中很常见，这种微粒体来源于与孢子体和藻类体极为近似的胶质碎屑体。微粒体也以基质形式赋存在烛煤和藻煤中。微镜惰煤中的微粒体来自于富含树脂的木本植物。因为古生代煤中含有更多类脂体，古生代煤比更年轻煤中含有更多的微粒体。石炭纪煤中微粒体的平均质量分数为3%～6%，可高达19%。二叠纪煤和其他后石炭纪煤中微粒体几乎不超过3%[42]。油页岩[87-88]和黑色页岩[89]中也有微粒体。在油型烃源岩中，微粒体以“死碳”(dead carbon)形式赋存[35]。

在大多数煤的转化过程中，微粒体都表现出反应活性。但由于在大多数煤中其尺寸较小、含量较低，它在实际应用中的意义尚不清楚。煤转化产物及残渣中的微粒体难以在镜下识别[90]。

8 惰质碎屑体(Inertodetrinite)

8.1 惰质碎屑体术语起源和定义

该术语由ICCP于1964年引入，指在显微镜下不能识别某种具体显微组分的惰质体微小碎片。“ICCP system 1994”对惰质碎屑体的定义为[1]:惰质碎屑体是惰质体显微组分，以细小的、呈分散状和不同形状的惰质体碎片形式存在。

颗粒呈分散状以及颗粒大小是识别惰质碎屑体的重要标准(图5(a),(b))。短粗状的颗粒最大粒径<10 μm，线状碎片的短轴尺寸<10 μm。需要注意的是，粒径<2 μm的颗粒应当鉴定为微粒体[41]。需要注意的是，无论尺寸的大小，那些惰性的、孤立存在的并具完整细胞和“弧状结构”的弯曲细胞壁碎片属于丝质体，不能鉴定为惰质碎屑体。

8.2 惰质碎屑体的物理和化学性质

根据不同惰质体的来源，同一煤样中惰质碎屑体的灰度和反射率变化范围很大。在镜质体反射率为0.5%～1.4%的煤中，惰质碎屑体的灰度和反射率是向镜质碎屑体逐渐过渡的。在无烟煤中，部分惰质碎屑体和镜质碎屑体的灰度和反射率类似。

除了某些低阶煤和中阶煤中反射率较低的颗粒外，惰质碎屑体不发荧光。

惰质碎屑体的磨抛硬度比对应的镜质体显微组分高，但根据其颗粒来源不同而有所变化。

惰质碎屑体的化学性质取决于其不同来源的惰质体显微组分。

8.3 惰质碎屑体的物质来源

惰质碎屑体有不同植物组织来源(如植物细胞壁或其填充物、已分解组织中的鞣质[35]、氧化孢子、真菌成分)，它们都遭受过一定程度的丝炭化作用。很多惰质碎屑体来源于野火后泥炭的残骸[39]。

惰质碎屑体碎片的形状和棱角在一定程度上反映了分解压实前和分解压实过程中的丝炭化成分干燥程度、机械破碎程度和磨损程度。

8.4 惰质碎屑体的分布和应用

惰质碎屑体是微三合煤、微镜惰煤和微暗煤的组成成分，其在各显微煤岩类型中的含量各不相同，在薄层暗煤中特别富集。经搬运沉积的惰质碎屑体可能与黏土矿物、黄铁矿或藻类体一起赋存，呈渐变层理和叠瓦状交错层理[42,91]。总体而言，北半球石炭纪煤中惰质碎屑体含量较低，在俄罗斯石炭二叠纪煤中惰质碎屑体相对稀少。惰质碎屑体在加拿大白垩纪煤中高度富集[92]。在很多冈瓦纳煤和欧洲西北部的侏罗纪煤中惰质碎屑体含量普遍较高[1]。

惰质碎屑体也常富集在腐泥煤及很多黏土和砂质沉积物中。惰质碎屑体也常出现在湖相或具有动荡水位的陆相环境中形成的微亮暗煤和微暗煤中。它也可能因穹状泥炭顶部的有氧腐解而富集[47]。大多数惰质碎屑体属于IV型干酪根;但根据其反应性，有的惰质碎屑体也可能是III型干酪根的一部分。

惰质碎屑体在工艺过程中的重要性，取决于其在特定原料中的丰度。在以高挥发分烟煤为主装料生产的焦炭中，惰质碎屑体能很好地与熔融焦基体融合，从而提高焦炭的机械强度。

9 结 语

“ICCP system 1994”将惰质体包含了7种显微组分，即丝质体、半丝质体、真菌体、分泌体、粗粒体、微粒体和惰质碎屑体。惰质体的分类方案不包含亚组。该分类方案中的真菌体和分泌体替代了旧分类方案中的菌类体。“ICCP system 1994”重新定义了粗粒体，以便使其与分泌体之间有清晰的分辨界限。值得注意的是，该分类方案中真菌体仅包括真菌的遗骸;虽然分泌体和真菌菌核的光学性质近似，但实际上它是氧化后又经历了煤化作用的植物分泌物。“ICCP system 1994”和国家标准《烟煤显微组分分类》相比，2者之间的显微组分是相互对应的，但是后者多了显微组分亚组，即丝质体分为火焚和氧化丝质体;粗粒体分为粗粒体1和粗粒体2。

致谢感谢Elsevier对发表于Fuel原文中对煤的显微组分定义与分类解析的授权使用。