中国地质学会岩矿测试技术专业委员会、国家地质实验测试中心主办

应用扫描电镜-X射线能谱研究神东矿区砂岩中结构面的微观结构及元素特征

李回贵, 李化敏, 李长兴, 陈善乐. 应用扫描电镜-X射线能谱研究神东矿区砂岩中结构面的微观结构及元素特征[J]. 岩矿测试, 2018, 37(1): 70-78. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201705120080
引用本文: 李回贵, 李化敏, 李长兴, 陈善乐. 应用扫描电镜-X射线能谱研究神东矿区砂岩中结构面的微观结构及元素特征[J]. 岩矿测试, 2018, 37(1): 70-78. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201705120080
Hui-gui LI, Hua-min LI, Chang-xing LI, Shan-le CHEN. Study on Microstructure and Elements in the Sandstone of the Shendong Coal Field, Inner Mongolia by SEM-EDX[J]. Rock and Mineral Analysis, 2018, 37(1): 70-78. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201705120080
Citation: Hui-gui LI, Hua-min LI, Chang-xing LI, Shan-le CHEN. Study on Microstructure and Elements in the Sandstone of the Shendong Coal Field, Inner Mongolia by SEM-EDX[J]. Rock and Mineral Analysis, 2018, 37(1): 70-78. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201705120080

应用扫描电镜-X射线能谱研究神东矿区砂岩中结构面的微观结构及元素特征

  • 基金项目:
    国家自然科学基金重点资助项目(U1261207);国家自然科学基金资助项目(51604093);贵州省重点学科矿业工程学科资助项目(ZDXK[2016]13);贵州省联合基金资助项目(LH字[2016]7051)
详细信息
    作者简介: 李回贵, 博士, 讲师, 从事矿山岩石力学研究。E-mail:lihuigui1221@163.com
  • 中图分类号: P575.1;P575.2

Study on Microstructure and Elements in the Sandstone of the Shendong Coal Field, Inner Mongolia by SEM-EDX

  • 神东矿区砂岩地层中存在大量的结构面,这种结构面的存在会对岩层的力学性能、超声波传播、破坏形式以及力的传递等都有显著的影响,但是结构面的微观结构及元素特征是其主要原因之一。本文以布尔台煤矿、大柳塔煤矿和补连塔煤矿地层砂岩中的结构面为研究对象,采用FEI-SEM扫描电镜和能谱仪对不同类型结构面的微观结构和元素特征进行了研究。结果表明:神东矿区砂岩中的结构面可以分为两大类(Ⅰ和Ⅱ),其中Ⅰ类又可以分为三个亚类(Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3);Ⅰ类主要含有煤,Ⅱ类主要含有白云母。Ⅰ1和Ⅱ类结构面颗粒感不明显,颗粒边界不清晰,Ⅰ2和Ⅰ3类结构面颗粒感比较明显,颗粒边界比较清晰。Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3和Ⅱ类型结构面的孔隙直径和裂隙长度(μm)分别为2.1、81.8、8.9、38.8、4.5、143.7和3.8、13.8。Ⅰ1类结构面主要组成元素是C、O、Si、Al、K、Ti和Fe;Ⅰ2类结构面主要为C;Ⅰ3类结构面主要为C、O、Si、Al、K和Mg;Ⅱ类结构面的主要元素有C、O、Si、Al、K和Ti。神东矿区地层中结构面主要元素为C和O,两种类型的微观结构存在差异。研究结果有助于进一步揭示神东矿区顶板动力灾害及台阶下沉等现象。
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  • 图 1  不同类型结构面微观结构特征分析

    Figure 1. 

    图 2  不同类型结构面裂隙及孔隙参数特征

    Figure 2. 

    表 1  不同类型结构面孔裂隙特征

    Table 1.  Pore and fracture characteristics of different type of structural planes

    类型 裂隙长度(μm) 孔隙直径(μm) 孔裂隙面积百分比(%)
    平均值 标准偏差 平均值 标准偏差 500倍 2000倍
    1 81.8 59.8 2.1 1.3 7.0 8.3
    2 38.8 34.1 8.9 8.8 29.7 19.8
    3 143.7 95.6 3.3 4.5 7.7 7.3
    Ⅱ类 13.8 6.5 6.4 3.8 8.0 7.8
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    表 2  不同类型结构面元素质量和原子半定量分析

    Table 2.  Qualitative and semi-quantitative analysis of elements with different type of structural planes

    元素 1 2 3 Ⅱ类
    质量百分比(%) 原子百分比(%) 质量百分比(%) 原子百分比(%) 质量百分比(%) 原子百分比(%) 质量百分比(%) 原子百分比(%)
    C 48.32 60.99 86.19 89.26 9.87 18.19 12.40 20.08
    O 29.46 27.91 13.81 10.74 18.22 25.19 39.36 47.84
    Si 11.98 6.46 - - 51.03 40.20 26.53 18.37
    Al 5.76 3.24 - - 16.91 13.87 14.98 10.80
    K 1.37 0.53 - - 3.05 1.72 1.87 0.93
    Mg - - - - 0.92 0.84 - -
    Ti 0.54 0.17 - - - - 4.87 1.98
    Fe 2.58 0.70 - - - - - -
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    表 3  不同类型结构面X射线能谱特征分析结果

    Table 3.  Analytical results of X-ray energy spectrum characteristics of different type of structural planes

    结构面类型 矿物 原子百分比(%) 元素含量(%) 分析点位
    1 C:87.21
    O:12.79
    C:83.65
    O:16.35
    1 碳高岭石 C:71.57
    O:21.63
    Si:4.17
    Al:2.63
    C:61.68
    O:24.83
    Si:8.41
    Al:5.08
    2 C:92.57
    O:7.43
    C:90.34
    O:9.66
    2 C:92.76
    O:7.24
    C:90.58
    O:9.42
    3 碳高岭石 C:67.52
    O:23.90
    Si:5.06
    Al:3.51
    C:56.69
    O:26.74
    Si:9.94
    Al:6.63
    3 C:82.58
    O:17.42
    C:78.07
    O:21.93
    Ⅱ类 长石 Si:36.08
    O:45.83
    K:7.68
    Al:10.41
    Si:43.53
    O:31.50
    K:12.90
    Al:12.07
    Ⅱ类 石英 Si:63.08
    O:36.92
    Si:63.08
    O:36.92
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出版历程
收稿日期:  2017-05-12
修回日期:  2017-11-20
录用日期:  2018-01-02

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