煤的显微组分定义与分类(ICCP system 1994) 解析I:镜质体

代世峰，唐跃刚，姜尧发，刘晶晶，任德贻，赵峰华，赵 蕾，王西勃

(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)

Stopes Heerlen烟煤显微组分分类方案在1963年被写入《国际煤岩学手册》，随着煤岩学的广泛应用和分散有机质的研究，该分类方案早已不能满足煤岩学和有机岩石学研究的需要[1]。1991年“国际煤和有机岩石学委员会”(ICCP)决定成立工作小组，以反射光下的观察为基础，着手进行烟煤中显微组分新的定义和分类工作。经过多次修改和讨论，在1994年第46届ICCP年会上确定了镜质体显微组分组、亚组和显微组分的定义和分类。在后续的20多年时间内，ICCP又制定和发表了惰质体[2]、腐植体[3]和类脂体[4]的定义和分类方案，这4个分类方案被统一命名为“ICCP system 1994”[1-4]。需要指出的是，“ICCP system 1994”对显微组分的分类和命名，涵盖了截止目前煤和沉积岩中发现的几乎所有的显微组分的种类及其反光下和荧光下的光学特征，但是，由于煤的岩石组成非常复杂，在个别的煤中还存在着有争议的、或者“ICCP system 1994”分类体系中未包含的显微组分或其描述的光学特征[5-7]，因此，随着人们对煤中显微组分和沉积岩中分散有机质认识的不断深入，“ICCP system 1994”分类体系需要不断完善和发展。

1 显微组分的不同分类系统比较与依据

“ICCP system 1994”和Stopes Heerlen分类系统有很大的不同,Stopes Heerlen烟煤分类中没有采用亚组。“ICCP system 1994”分类系统中对3个级别划分的依据是:显微组分组(Maceral Group)的划分根据反射率高低水平;显微组分亚组(Maceral Subgroup)根据植物组织的破坏程度;显微组分(Maceral)的划分根据形态和(或)凝胶化程度[1]。在亚组中，镜质体的前缀表示破坏程度(如Telo代表有结构的，Detro代表碎屑状的，Gelo代表凝胶化的)。在显微组分中，单术语表示相对纯的物质(如Telinite代表结构体;Gelinite代表凝胶体)，前缀表示凝胶化作用改变的成煤物质(如Collo代表胶质)，或者表示一特定的形貌特征(如Corpo代表团块状)[1]。

需要注意的是，在“ICCP system 1994”中，删掉了一些很少用的参数(例如折射率)，而扩充了显微组分的化学特征;荧光的描述是主要基于蓝光激发[1];用低阶煤、中阶煤和高阶煤分别替代了褐煤、烟煤和无烟煤[8]。另外，低、中阶煤界限定为0.5%Rr(Rr为镜质体随机反射率)，即0.5%Rr之前不会有镜质体术语出现[1,8];低阶煤中的腐植物质被定义为腐植体(Huminite)[3]，与“ICCP system 1994”中、高阶煤中的镜质体相对应。但是，在“ICCP system 1994”腐植体分类方案中[3]，ICCP提出，研究者可根据煤的性质和分析目的，对于低阶煤(Rr<0.5%)，可以选择腐植体和镜质体2个分类体系中的其中一个使用。关于镜质体和腐植体的对应关系以及适用范围，请参考作者对腐植体的解析一文[9]。镜质体分类通常适于中阶煤和高阶煤及其相应变质程度沉积岩中的分散有机质;惰质体和类脂体分类适用于所有煤化作用程度的煤和变质程度的沉积岩中的分散有机质(表1)。

我国煤岩学研究始于20世纪30年代，但是直到1980年才成立中国煤田地质专业委员会煤岩学组，自其成立以来，召开了很多次煤岩学学术会议，促进了中国煤岩学的发展，在制定关于煤的显微组分分类的中国国家标准方面做出了重要贡献。先后制定并完善了多个版本的国家标准《烟煤显微组分分类》，如GB/T 15588—1995、GB/T 15588—2001和GB/T 15588—2013。这几个版本总体上以《国际煤岩学手册》中显微组分定义和分类为基础，在三大显微组分组基础上，在GB/T 15588—1995中划分出介于镜质组和惰质组的半镜质组，在镜质组中还划分出鳞木结构镜质体等亚组分;在3个历次国家标准版本中，在类脂组中划分出了树皮体。与GB/T 15588—2001相比,GB/T 15588—2013将粗粒体分为“粗粒体1”和“粗粒体2”两个显微亚组分。在中国国家标准中，一直缺少褐煤的显微组分分类，中国学者主要依据《国际煤岩学手册》中褐煤显微组分分类为基础。

表1 “ICCP system 1994”中的镜质体、惰质体和 类脂体分类方案Table 1 Classification of vitrinite,inertinite,and liptinite of “ICCP system 1994”

在《烟煤显微组分分类》(GB/T 15588—2013)中[10]，尚未完全采用“ICCP system 1994”的分类方法。这2个分类方案的主要区别是:

(1)在显微组分的分类等级上，前者采用了显微组分组、显微组分和显微亚组分的分类方案。“ICCP system 1994”采用了显微组分组、亚组和显微组分分类方案。

(2)在显微组分分类的依据上，国家标准《烟煤显微组分分类》采用成因与工艺性质相结合的原则，以显微镜油浸反射光下的特征为主，结合透射光和荧光特征[10]。“ICCP system 1994”主要依据反射光下的特征进行分类。2个分类方案对3个等级的划分依据也不相同，前者根据煤中有机成分的颜色、反射力、突起、形态和结构特征，划分出显微组分组，再根据细胞结构的保存程度、形态、大小以及光性特征的差异，将显微组分组进一步划分为显微组分和显微亚组分[10]。

(3)在显微组分/亚组分的分类上，国家标准《烟煤显微组分分类》将均质镜质体(Telocollinite)划入无结构的显微亚组分[10]，而“ICCP system 1994”将胶质结构体(Collotelinite，相对应于前者的均质镜质体)划入有结构的显微组分亚组中(Telovitrinite)[1]。“ICCP system 1994”将胶质碎屑体(Collodetrinite，相对应于前者的基质镜质体Desmocollinite)划入具有碎屑特征的显微组分亚组中(Detrovitrinite)[1]，而前者将其列入无结构的显微亚组分[9]。

这2种分类方案各有特色，国内研究者均可以采用，但是国内研究者在和国际学者交流时，建议采用“ICCP system 1994”分类方案，以更方便交流。笔者对“ICCP system 1994”中的镜质体亚组和各显微组分定义、光学特征、物理和化学特征、来源以及实际应用等方面进行了解析，提出了“ICCP system 1994”中显微组分组、亚组和显微组分的相对应的中文名称(表2)，同时，使用了笔者多年来所积累的中国煤中有代表性的显微组分照片(如无特殊说明，显微组分照片为油浸反射光下拍摄)，也作为对“ICCP system 1994”分类方案的补充。文中所使用的中文名称尽可能精准地表达英文的原意，同时也尽量符合中文表达的习惯，并避免一些不必要的误用或误解。相应地，在中文名称中，各亚组中的中文前缀表示组分的破坏程度，即“结构-”，“碎屑-”，“凝胶-”;显微组分的前缀表示形态和(或)凝胶化程度，即“镜质-”、“胶质-”或“团块-”。

表2 “ICCP System 1994”镜质体显微组分分类[1]Table 2 Vitrinite maceral classification of “ICCP system 1994”[1]

2 镜质体(Vitrinite)概述

2.1 镜质体的定义和分类

STOPE在1935年引用此术语描述显微镜下可识别的中阶煤的光亮煤(镜煤)的主要成分[11]。“ICCP System 1994”将镜质体定义为反射率介于暗色类脂体和浅色惰质体之间的灰色显微组分组[1]。

根据植物组织的破坏程度，将镜质体显微组分分为3个亚组，即结构镜质体亚组、碎屑镜质体亚组和凝胶镜质体亚组;根据成煤物质凝胶化作用的程度和特定的形貌特征，将每个亚组分为2个显微组分(表1)。

镜质体的显微组分以3种方式赋存在煤中[1]:① 呈数微米到几厘米厚的相对纯的薄层状或透镜体;② 呈连续的基质状胶结其他成分;③ 以无定形的方式充填于胞腔、孔隙或裂缝中。沉积岩中镜质体显微组分呈单独的薄层状、透镜体，或者呈棱角状和以圆颗粒形式出现。

暗色镜质体(Dark vitrinite)是指在与同一煤样中，相较于镜质体的其他显微组分，一种具有更低反射率和更强荧光的镜质体显微组分。它是腐泥煤(烛煤和藻煤)和富氢腐殖煤的主要镜质体显微组分[12-13]。因此它比腐泥镜质体(Saprovitrinite)具有更广的内涵[1]。在赋存形态上，它类似于镜质碎屑体或胶质镜质体。暗色镜质体的胞腔充填状或层状的形貌区别于胶质树脂体，其荧光也弱于胶质树脂体。暗色镜质体的低反射率特征是源于类脂的沥青物质侵渗的结果。古近纪和新近纪煤中的降解体(Degradinite)属于暗色镜质体[1]。

2.2 镜质体的物理性质

镜质体的颜色与反射率都随煤阶演变而逐渐发生改变。在低阶煤和未成熟沉积岩中，镜质体(腐植体)为暗灰色：镜质体随机反射率大于0.5%的中、高阶煤和相对对应成熟度的沉积岩中，镜质体为浅灰色。根据国际标准ISO11760:2018，低阶煤包括褐煤(lignite)和亚烟煤(sub-bituminous coal)，镜质体反射率0.5%是低阶和中阶(烟煤)的分界[8]。除了接触变质煤外，煤的双反射率随煤阶升高而增加;因此，建议对于随机反射率高于1.3%Rr的煤，测定其最大反射率。由于镜质体显微组分的来源、经受的成岩作用或受到次生热影响程度的不同，同一煤层或沉积岩的镜质体最大反射率可能会发生相应变化，导致反射率值分布呈偏高或偏低非正态分布[1]，这种现象在低阶煤或相应成熟度的沉积岩中比较突出。高阶煤或相应成熟度的沉积岩中镜质体反射率变化也受由一轴晶向二轴晶转变的影响[1]。

在煤阶较高的中阶煤中，类脂体的反射率会超过镜质体的反射率(类脂体依旧可以被识别)。在变质程度很高的煤中(Rr>4.0%)，镜质体和类脂体反射率可能会超过惰质体的反射率[1]。

镜质体不同组分的荧光颜色和强度的不同，同时也受煤阶和沥青化程度(吸附类似石油类物质)的影响。当镜质体随机反射率为0.5%时，镜质体开始发荧光;在随机反射率Rr为1.0%～1.2%时，镜质体荧光强度达到最大，随后迅速降低。镜质体荧光颜色呈现红橙至红褐色，并且在以胶结碎屑成分为主的胶质镜质体中表现明显[1]。

镜质体的抛光硬度较软，并且与同一样品中的类脂体和惰质体相比，镜质体不显突起(除团块凝胶体外)。在沉积岩中的镜质体表面光滑。与制样用的胶结树脂相比，镜质体可能会显突起，经过抛光后这种现象更明显。

2.3 镜质体的化学性质

与惰质体和类脂体相比，镜质体含有较高的氧含量[14-16]。镜质体的化学组成与煤阶有关[14]，随着煤阶的提升，碳质量分数持续增高(77%～96%，极少达到98%)，氢质量分数(1%～6%;在高变质无烟煤中氢含量仅为0.2%左右)和氧质量分数(1%～16%)持续降低[1,14]。当镜质体中碳质量分数为85%时(对应随机反射率为1.0%～1.1%)，随着煤阶的提升，镜质组中的氢质量分数迅速下降。

镜质体富含各种脂肪化合物[1,20]，它们(尤其是暗色镜质体)可以充当脂肪族化合物的吸附剂[1]。

2.4 镜质体的物质来源

镜质体起源于由木质素和纤维素组成的根、茎、树皮和叶的薄壁和木质组织[1]。镜质体的胞腔保存程度，取决于植物组织分解过程、凝胶化作用及煤化作用程度。镜质体中各显微组分就是按照其不同的结构命名的，这些结构受控于显微组分的不同来源以及在沼泽中的不同转化途径[1]。

2.5 镜质体的分布

煤中的镜质体是由沼泽中的木质纤维组织在厌氧条件中保存下来的。镜质体也存在于有机质和矿物质快速沉积而成的炭质页岩中。

镜质体是由微镜煤、微镜惰煤、微亮煤构成的光亮煤的主要成分。与冈瓦纳煤(有的镜质体体积分数小于20%[21])和北美白垩纪煤相比，镜质体更常出现在北半球石炭系煤中(体积分数60%～80%)。古近纪和新近纪煤中通常富集镜质体(腐植体)。沉积岩中镜质组是III型干酪根的主要成分。

2.6 镜质体应用

镜质体作为大部分煤的主要组成，其性质影响煤的加工与利用。在中等变质程度的煤中，镜质体在碳化过程中易表现出熔融性[22-23]，这种性质也影响了加氢和燃烧的过程及产物[24]。煤储存时的氧化作用可导致烟煤中镜质体热塑性变差。镜质体是天然气的主要来源。

3 结构镜质体(Telovitrinite)

3.1 结构镜质体的术语来源和定义

1994年，ICCP引入该术语来描述具细胞结构的镜质体，在反射白光下细胞结构明显可见或不明显[1]。“ICCP system 1994”将结构镜质体定义为镜质体亚组，由可见或不明显的植物细胞结构的显微组分组成[1]。

结构镜质体亚组由镜质结构体(Telinite)和胶质结构体(Collotelinite)组成，由于它们经历不同地球化学凝胶化作用程度(镜煤化程度)而易于鉴别。前者由易于鉴别的细胞壁构成，而后者基本上不显结构，在切片中大致顺层理展布，空间延展范围较大[1]。

结构镜质体的物理和化学性质见镜质体、镜质结构体、胶质结构体中的描述。

3.2 结构镜质体的物质来源

结构镜质体起源于由木质素和纤维素组成的草本和树木植物的根、茎、树皮和叶的薄壁和木质组织。pH值较低的酸性森林泥炭沼泽环境或潮湿的覆盖有森林植被的高位沼泽环境，利于植物细胞组织保存，会导致煤中高含量的结构镜质体[25]。低阶煤中的结构镜质体的前身是结构腐植体(Humotelinite)[1]。

所谓的假镜质体是起源于类似的成煤植物。其反射率至少高于同一煤层的镜质结构体和胶质结构体[25]。它的细胞结构明显可见，具有弧形裂缝或锯齿状边缘典型结构[1]，通常没有黄铁矿。

3.3 结构镜质体的应用

燃烧过程中，该亚组易形成空心微球(cenosphere)。中阶煤中的结构镜质体在碳化过程中易熔融。高含量的假镜质体会降低煤的热塑性[1]。

3.4 镜质结构体(Telinite)

3.4.1镜质结构体的术语来源和定义

由Jongmans和Koopmans在1933年引入该术语，1935年ICCP在Heerlen的年会上接受该术语用于描述具有清晰的细胞结构的镜质体层,ICCP 在1957年决定将镜质结构体术语仅用于描述煤化了的、可识别的植物组织细胞壁[1]。“ICCP system 1994”将镜质结构体定义为镜质体显组中结构镜质体亚组的一个显微组分，由具有基本完整植物组织并易于识别的细胞壁组成[1]。

镜质结构体胞腔的大小、形状和闭合程度取决于原始成煤植物物质和切片方向。尽管细胞形状经常变化，但多为似球形或椭圆形(图1)。由于细胞壁经受了凝胶化作用，很难观察到细胞壁的内部结构，而这种内部结构在镜质结构体的前身，即低阶煤中的木质结构体和腐木质体中可以观察到。少数镜质结构体的胞腔是空的，但由于细胞壁的膨胀，胞腔多呈闭合状，也可被其他显微组分或矿物充填，胞腔充填物通常为树脂体、团块凝胶体、微粒体、黏土和碳酸盐矿物(图1)。细胞壁和胞腔充填物的反射色差别越大，细胞结构就越清晰。

随煤阶增高，镜质结构体与其他镜质体显微组分光学性质趋同，而难以识别。化学浸蚀后所显现的镜质结构体称为隐镜质结构体。

真菌体的细胞壁不能称为镜质结构体，这主要是因为它们的成煤物质来源不同，与反射率的高低并没有关系。

(a)镜质结构体(t)，胞腔中充填黏土矿物，陕西子长三叠纪烟煤;(b)镜质结构体，贵州汪家寨晚二叠世烟煤;(c)镜质结构体，镜质碎屑体(vd)和 惰质碎屑体(id)，贵州汪家寨晚二叠世烟煤;(d),(e)胶质结构体(ct)，贵州土城晚二叠世烟煤;(f)胶质碎屑体(cd)，贵州土城晚二叠世烟煤。图1 煤中结构镜质体和碎屑镜质体Fig.1 Telovitrinite and Detrovitrinite in bituminous coals from China

3.4.2镜质结构体的物理和化学性质

镜质结构体的反射率往往不同于胞腔充填物，充填于胞腔的凝胶镜质体的反射率高于相应的镜质结构体，当充填物的反射率低于相应的镜质结构体时，该充填物属于树脂体(类脂体)。镜质结构体的荧光强度接近于或弱于伴生的胶质结构体的荧光。镜质结构体的抛光硬度相对较软，在抛光片中它不显突起，但可能比同一样品中的团块凝胶体硬。

镜质结构体的元素组成和芳香度与煤阶密切相关，但很少有关于纯镜质结构体的化学组成的文献报道。

3.4.3镜质结构体的物质来源

镜质结构体起源于由木质素和纤维素组成的草本和树木植物的根、茎的薄壁和木质组织细胞壁。地球化学凝胶化作用(镜煤化作用)可影响细胞壁。其前身是低阶煤中的木质结构体和腐木质体。

3.4.4镜质结构体的分布和应用

镜质结构体广泛分布于高挥发分烟煤中，其含量通常比胶质结构体低。高煤阶煤中，仅当细胞腔充填矿物时，镜质结构体才有可能明显可辨。镜质结构体的应用见3.5节胶质结构体部分。

3.5 胶质结构体(Collotelinite)

3.5.1胶质结构体的术语来源和定义

1994年ICCP引入此术语用于描述基本上均质的、结构差的镜质体层，细胞结构可用浸蚀法揭示。“ICCP system 1994”对胶质结构体的定义是:它是镜质体显微组分组、结构镜质体亚组中的一显微组分，形态表现均一、基本上不显结构。

在低阶煤中，它可显示斑块结构或残存细胞结构。采用化学浸蚀法使细胞结构细节得以增强后可见的细胞壁称为隐镜质结构体。胶质结构体依据其均质性而有别于胶质碎屑体。

3.5.2胶质结构体的物理和化学性质

胶质结构体的反射率值被广泛用于测定煤阶和沉积岩中有机质成熟度研究[1,26-27]。它的反射率通常比胶质碎屑体高出0～0.1%。

胶质结构体在很宽煤阶范围内(高挥发分烟煤到半无烟煤)具有荧光性[28-30]，TEICHMÜLLER[31]、TEICHMÜLLER和DURAND[32]的研究显示，镜质体荧光强度在其反射率Rr大约为0.5%时最小，在1.0%～1.1%最大(取决于激发波长和测试条件)，然后随煤阶增加而荧光强度降低。荧光光谱测定发现，随着煤阶的提升，最大波峰λ和红绿商Q值向长波迁移[33]。KALKREUTH等[30]发现在胶质结构体反射率值很宽的范围内均可以记录其最大波峰λmax和红绿商Q值。用波长为365 nm的蓝光激发，从590 nm(高挥发分烟煤)到755 nm(中低挥发分烟煤)均可以获得λmax值，Q值在1.15～3.60[1]。

TEICHMÜLLER[31]认为镜质体的荧光性是由类石油物的引起的。LIN等[28-29]指出，中阶煤的镜质体荧光是其内部分子结构的流动相引起的。流动相被认为是具有质子高活动性的小分子(荧光素)，而镜质体内凝聚和交联芳香结构被认为是不发荧光的[34]。

与其他镜质体显微组分比较，胶质结构体不显突起。胶质结构体元素组成与其芳香度和煤阶密切相关，芳香度增加可导致反射率增高。对纯的胶质结构体的化学组成鲜有文献报道。DAVIS等[27]报道了从胶质结构体提取物的组成。烷基萘和烷基酚是该显微组分的主要芳香化合物。

3.5.3胶质结构体的物质来源

胶质结构体起源于由木质素和纤维素组成的草本和树木植物的根、茎、树皮和叶的薄壁和木质组织。由于这些成煤物质遭受了较强的地球化学凝胶化作用(镜质化作用)，使细胞结构消失。胶质结构体的前身是低阶煤中的腐木质体。在更高阶煤中，胶质结构体也来源于结构镜质体及其镜质充填物。

3.5.4胶质结构体的分布和应用

胶质结构体通常在光亮煤中含量丰富，特别是镜煤中，其次是亮煤。在沉积岩中，它是镜质体的主要显微组分，在炭质页岩中常见，是III型干酪根成分。

胶质结构体是被广泛用于确定煤阶和沉积岩中有机质成熟度参数的显微组分。从胶质结构体测得的反射率，可为古地温、剥蚀量和与煤化作用相关的构造变形时间的研究提供基本参数。

在液化和焦化中，它是镜质体的主要活性显微组分。然而，镜质体在焦化过程中表现出的活性仅局限于非常有限的镜质体反射率范围内(在0.8%～1.6%)，很少到2.0%[35-36]。在液化过程中，高挥发分中等煤化程度的烟煤具有转化为液体和气体产物的最佳转化速率[37]。煤的气化和燃烧反应性实验表明，气化的燃点温度和燃烧过程的燃尽率直接和胶质结构体的反射率有关[38-41]。研究表明，胶质结构体的工艺性质与其荧光特性有关[42-44]。

在富集藻类或其降解产物的煤和沉积岩中，胶质结构体的反射率可能受到抑制而降低[45]。

4 碎屑镜质体(Detrovitrinite)

4.1 碎屑镜质体的术语来源和定义

1994年ICCP引用此术语来描述特殊的镜质物质。“ICCP system 1994”对碎屑镜质体的定义是:镜质体组的亚组，由孤立或被无定形镜质化物质胶结的镜质化的植物残骸碎屑组成。

此亚组有镜质碎屑体和胶质碎屑体(表1)，前者是清晰可见的镜质体颗粒，它们或孤立或被无定形镜质物质或矿物胶结;后者是镜质体的集合体或基质，由于凝胶化作用导致颗粒的边界无法辨认。对那些可以辨别的独立的碎屑镜质体颗粒而言，如果是圆形碎屑，其最大直径为10 μm，由细胞壁形成的长条形的碎屑，短轴应小于10 μm[1]。

4.2 碎屑镜质体的物质来源和应用

镜质碎屑体起源于经强烈分解的由木质素和纤维素组成的草本和树木植物的根、茎、树皮和叶的薄壁和木质组织。

通过化学和机械磨损作用，成煤植物的细胞结构可被分解。大量镜质碎屑体的存在，表明细胞结构遭到高度破坏，尤其是富纤维素的草本植物。在泥炭堆积过程中，如果为中性或弱碱性的氧化条件，镜质碎屑体的含量通常较高[1]。镜质碎屑体的前身是低阶煤中的腐植碎屑体。

中阶煤燃烧时，镜质碎屑体易形成空心微珠，焦化过程中会发生熔融。

4.3 镜质碎屑体(Vitrodetrinite)

4.3.1镜质碎屑体的术语来源和定义

1970年ICCP采用此术语描述镜质体组中以小颗粒形式赋存的显微组分。“ICCP system 1994”对镜质碎屑体的定义是:它是镜质体显微组分组中的碎屑镜质体亚组的显微组分，以分散的不同形状的小颗粒形式存在。由于镜质碎屑体的反射色比惰质体暗，有时在显微镜下不易识别;但是当被非镜质体物质或黏土矿物包围时(图1(c))，镜质碎屑体更容易辨别。

圆形颗粒最大直径小于10 μm，呈线状的碎屑的短轴小于10 μm。离散状的赋存形态是鉴别镜质碎屑体的重要标志。

值得注意的是，赋存在具有结构的镜质体中、长轴小于10 μm的团块凝胶体不属于镜质碎屑体。

4.3.2镜质碎屑体的物理和化学性质

在镜质体反射率Rr为0.5%～1.4%的煤中，镜质碎屑体与惰质碎屑体间的转变可以是渐变过渡。随煤阶增加，如果没有被惰质碎屑体包裹，难以将镜质碎屑体从其他镜质体显微组分中区分出来。沉积岩中，尤其是页岩中镜质碎屑体的反射率可能略低于同等变质程度的煤中的镜质碎屑体的反射率[45]。

如果被惰质碎屑体包裹，镜质碎屑体的荧光强度与结构镜质体显微组分的荧光强度大致相同。如果沉积岩(如油页岩)富含藻类体，镜质碎屑体的荧光可能相对较强[45]。

镜质碎屑体的抛光硬度相对较弱，相对于其他显微组分和矿物，它具有弱的正突起或无突起，这和具有明显突起的惰质碎屑体和类脂碎屑体有明显区别。值得注意的是，当用镜质碎屑体进行反射率测定时，把它与惰质碎屑体和类脂碎屑体区分很重要。

镜质碎屑体的化学性质见2.3节镜质体的化学性质部分。

4.3.3镜质碎屑体的物质来源

镜质碎屑体来源于经过强烈分解的由木质素和纤维素组成的草本和树木植物的根、茎、树皮和叶的薄壁和木质组织。它在搬运沉积前或在沉积后经历了凝胶化作用。

4.3.4镜质碎屑体的分布和应用

镜质碎屑体是微镜惰煤、微三合煤以及少数微暗煤的显微煤岩类型的成分，其丰度和条带状不明显的暗淡煤有关。沉积岩中，它与胶质结构体是III型干酪根的主要成分。

沉积岩中的镜质碎屑体是生成天然气的主要来源。镜质碎屑体在煤中的行为性质和相对应的镜质体显微组分(即镜质碎屑体前身的镜质体显微组分)基本相同。当遭受沥青化作用导致其反射率受到抑制时，镜质碎屑体的活性增加。

4.4 胶质碎屑体(Collodetrinite)

4.4.1胶质碎屑体的术语来源和定义

1994年ICCP引用该术语描述微亮煤、微三合煤和微镜惰煤中的致密镜质基质。“ICCP system 1994”对胶质碎屑体的定义是:它是镜质体显微组分组中碎屑镜质体亚组的显微组分，胶结其他煤成分的有时显示斑状结构的镜质基质。

与胶质结构体相比，胶质碎屑体缺少结构的连续性，在垂直层理的方向上很少显示层状。它是由小于10 μm镜质体颗粒与无定形镜质物质组成的混合物。与其他镜质体显微组分相比，它含有更多的在普通显微镜下难以观察到的亚微观无机物。与镜质碎屑体不同，由于较高的均质化作用，胶质碎屑体中的成分颗粒在光学显微镜下不能清晰地辨认，它在亚烟煤和高挥发分烟煤中具有斑杂的表面。在垂直于层理的抛光切片上，胶质碎屑体层显示出不同厚度，而在平行于层理的切片上，表现出不规则的斑块。在低阶煤中，胶质碎屑体表面可略显孔隙和内反射。随煤阶增高，胶质碎屑体和胶质结构体变得难以区别。无烟煤中的各显微组分不像低、中阶煤中的比较容易鉴别，但是当具有特征形态的镜质体和惰质碎屑体相混杂时，可以此推断胶质碎屑体的存在。

化学浸蚀后，可见碎屑基质的胶质碎屑体称为隐镜质碎屑体。

4.4.2胶质碎屑体的物理和化学性质

在镜质体反射率为0.5%～1.4%的煤中，胶质碎屑体的反射率比同一煤样中的胶质结构体低0.05%～0.10%。而后随煤阶增加，其反射率之间的差异消失。胶质碎屑体的各向异性与类脂体的显微组分不同，因此，通过正交偏光观察无烟煤，可以检测到这些显微组分是否存在。在沉积岩尤其是页岩中，胶质碎屑体的反射率可能略低于相同煤阶煤中胶质碎屑体的反射率。

胶质碎屑体的荧光颜色和强度取决于煤阶及沥青化(吸附类石油物质)作用。根据激发光源的波长和测试条件，在镜质体反射率Rr为0.6%时，胶质碎屑体呈现荧光，到1.0%～1.2%时，荧光强度达到最大，然后迅速降低。荧光颜色从黄褐—红橙—红褐变化。其荧光强度比同一煤样中的胶质结构体强。胶质碎屑体的荧光也受样品中类脂体的影响，当胶质碎屑体与藻类体和角质体共伴生时的荧光强度强于它和孢子体共伴生的荧光强度。在沉积岩尤其是页岩中，它的荧光强度比相同煤阶的煤中的胶质碎屑体的荧光强[45-47]。

胶质碎屑体和胶质树脂体的区别在于后者具有较高的荧光强度和不同的内部结构。暗色镜质体比胶质碎屑体具有更强的荧光性[1]。

胶质碎屑体的抛光硬度较软，光片中不显突起。

胶质碎屑体的元素组成和芳香度和煤阶密切相关。胶质碎屑体的光学性质表明它比同一样品中的胶质结构体具有较高的氢含量，主要是因为胶质碎屑体具有较低的芳香度。

4.4.3胶质碎屑体的物质来源

胶质碎屑体来源于由木质素和纤维素组成的草本和树木植物的根、茎、树皮和叶的薄壁和木质组织。泥炭堆积的初始阶段，原始植物组织因遭到强烈分解而破坏严重，小颗粒被泥炭内腐植凝胶胶结，随后经地球化学凝胶化作用(镜煤化作用)而被均质化。与富木质素的木质物相比，胶质碎屑体更多地来源于纤维素物质。胶质碎屑体的前身是低阶煤中的细屑体和密屑体。

4.4.4胶质碎屑体的分布和应用

胶质碎屑体是许多煤中主要的镜质体显微组分，它出现在所有的硬煤中。它是微亮煤的主要成分，较少地出现在微镜惰煤和微三合煤中，极少出现于微暗煤中。由胶质碎屑体组成的微镜煤极少出现在古生代煤中。胶质碎屑体会偶尔出现在沉积岩中。胶质碎屑体是III型干酪根的组成部分。

胶质碎屑体是挥发份最高的镜质体显微组分，在碳化过程中首先生气。它的沥青含量会显著影响煤的黏结性和炼焦性。在氢化过程中，胶质碎屑体对液化产物的贡献相当大。燃烧过程中，它较早参与反应，比共伴生的类脂体更早脱气和形成孔隙[26]。在低燃烧效率情况下，胶质碎屑体易形成炭球体。

5 凝胶镜质体(Gelovitrinite)

5.1 凝胶镜质体的术语来源和定义

1994年ICCP引入该术语描述起源于腐植溶液的凝胶物质的显微组分亚组，该显微组分亚组不限于特定的植物组织。“ICCP system 1994”对凝胶镜质体的定义是:它属于镜质体组中的显微组分亚组，由植物空隙中的镜质凝胶物质充填物组成。

该亚组由团块凝胶体和凝胶体组成。前者指原位成因的细胞腔鞣质充填物或单独分布于煤和矿物基质中的孤立个体;后者指微裂隙、内生裂隙、或空隙中次生成因的均质充填物。其大小不等。

值得注意的是，同一样品中的分散有机体的反射率低于它们周围的胶质碎屑体，或一些镜质结构体的胞腔充填物的反射率低于包围它们的细胞壁时，它们不属于凝胶镜质体。

5.2 凝胶镜质体的物质来源

凝胶镜质体具有多种来源。一般来源于在植物组织分解和成岩作用过程中，植物细胞内的物质或植物组织本身形成的腐植流体，随后以胶体凝胶方式在空洞中沉淀。

5.3 团块凝胶体(Corpogelinite)

5.3.1团块凝胶体的术语来源和定义

1994年ICCP引入此术语描述镜质体组的一种显微组分，为原地成因无结构的腐植胞腔充填物，或呈孤立的个体。“ICCP system 1994”对团块凝胶体的定义如下:团块凝胶体是镜质体组中凝胶镜质体亚组的显微组分，它是相互分离均质团块或均质的细胞充填物。

团块凝胶体可原位沉淀于镜质结构体内，或者呈不连续状分布于植物组织降解的碎屑基质内。因此，团块凝胶体可成群分布，也可以单独个体出现。依据其方向，它的形态可呈球形、椭圆或拉长状(图2)，其尺寸大小不一。石炭纪煤中的团块凝胶体(来源于座延羊齿属植物)大小可达1～10 mm。它的轮廓通常是平滑的，也可呈棱角状。值得一提的是，它可含有各种大小的气泡。团块凝胶体的典型特征是其反射率比与其共伴生的镜质体显微组分反射率高。化学浸蚀后可见或增强显示包裹于胶质结构体和胶质碎屑体中的团块凝胶体。

5.3.2团块凝胶体的物理和化学性质

一般情况下，团块凝胶体的颜色为浅灰色，其反射率比共伴生的胶质结构体和胶质碎屑体高。偶尔可见团块凝胶体的边缘反射率较低。团块凝胶体无荧光，或荧光强度比共伴生的胶质结构体和胶质碎屑体弱。与其他共伴生的镜质体显微组分相比，具有突起。

由于难以获得分析用的足够的样品量，其化学性质尚鲜有报道。然而，在特定煤阶的煤中，团块凝胶体可能是具有较低活性和含较低挥发分的镜质体显微组分。

5.3.3团块凝胶体的物质来源

团块凝胶体主要来源于细胞内部物质，部分来源于鞣酸类物质。它也可能来源于细胞壁分泌物，或者由腐植流体形成的植物组织中的次生充填物构成，该充填物随后在泥炭化阶段或煤化作用早期阶段以凝胶形式沉淀。当团块凝胶体出现于叶角质层和维管束组织的细胞充填物之间时，可以此推断其植物亲缘关系。

需要注意的是，晚中生代、新生代烟煤中和沉积岩中的团块凝胶体起源于褐煤阶段的团块腐植体中的鞣质体。由于植物群落的差异性，较老地层中的团块凝胶体未必源于鞣质体。

5.3.4团块凝胶体的分布和应用

团块凝胶体在所有的古生代煤中含量较少，多出现在镜质体含量高的显微煤岩类型中。团块凝胶体在中生代(尤其是白垩纪)和新生代煤中比较常见。个体较大的团块凝胶体较少出现在较年轻的煤中。由于其化学和物理性质稳定，它常出现于沉积岩中。它是III型干酪根组成部分。

团块凝胶体的应用见2.6节镜质体应用部分。

5.4 凝胶体(Gelinite)

5.4.1凝胶体的术语来源和定义

1971年ICCP用此术语来描述腐植组中的纯凝胶成分。“ICCP system 1994”对其定义是:凝胶体是指镜质体组中凝胶镜质体亚组中的一显微组分，由充填于裂隙和其他空隙中均质的、无结构充填物组成。

凝胶体为次生成因。它可以在煤层的微断层中，以胶结糜棱化煤颗粒的基质形式出现，也可出现在真菌体、丝质体、半丝质体的细胞内(图2(c))。大小及形态多样，取决于它所充填的空隙结构。大的块状充填的凝胶体可显示干燥裂纹。

5.4.2凝胶体的物理和化学性质

凝胶体的反射率比共伴生的其他镜质体显微组分略高。无结构的充填状凝胶体可由具不同反射率的不连续条带组成。凝胶体的荧光通常弱于胶质结构体和胶质碎屑体，或无荧光。与其他镜质体显微组分相比，凝胶体具有最低的突起。

凝胶体的化学性质见1.3节镜质体的化学性质部分。

5.4.3凝胶体的物质来源、分布和应用

凝胶体起源于植物早期成岩的腐植凝胶或次生空隙充填沉淀胶体;也可由煤化作用晚期煤固结后的凝胶充填形成。低煤阶凝胶体是中高煤阶凝胶体的前身。

凝胶体是镜质体组中最少见的显微组分。凝胶体存在的煤层可能在煤化作用早期经历了构造作用。空隙中的凝胶体可能和胶质树脂体(Colloresinite)共伴生。在沉积岩中，当它与其他显微组分相隔离时，不能被识别出来。凝胶体是III型干酪根的组成部分。

凝胶体的应用见2.3节镜质体的化学性质部分。

6 结 语

与Stopes Heerlen烟煤显微组分分类方案相比，“ICCP system 1994”对镜质体的分类和命名变化较大。“ICCP system 1994”采用了显微组分组、亚组和显微组分分类方案，划分亚组的主要依据是植物组织的破环(降解)程度，显微组分之间的区分主要依据是凝胶化程度和(或)形貌特征。本文所用的相关中文术语尽可能精准表达英文原意，同时尽量符合中文表达的习惯，并避免一些不必要的误用和误解。“ICCP system 1994”将镜质体显微组分组划分为3个亚组，即结构镜质体亚组、碎屑镜质体亚组和凝胶镜质体亚组，它们分别进一步被划分为2个显微组分。结构镜质体亚组包括镜质结构体和胶质结构体，碎屑镜质体亚组包括镜质碎屑体和胶质碎屑体，凝胶镜质体亚组包括团块凝胶体和凝胶体。

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。