晚二叠世树皮煤(体)的结构和反应性

王绍清，林雨涵，唐跃刚

(中国矿业大学(北京) 地球科学与测绘工程学院，北京 100083)

早在19世纪中叶至20世纪初，德国的李希霍芬、奥地利的竺来克、中国的翁文濒、刘季辰等都对“乐平煤”进行过粗略的研究。20世纪30年代，我国著名地质学家、矿物学家谢家荣在研究江西乐平地区晚二叠世煤时，发现该地区煤具有一些特殊的物理性质，并将此煤命名为“lopinite”。至今为止，国内外学者对树皮煤(体)的研究已有80余年，研究主要集中在树皮煤(体)的煤岩学特征、化学结构与特征、生烃潜力、母质来源、沉积环境等方面，认为其有别于一般腐殖煤，具有高氢、高硫、高挥发分、低水分、高熔融性、高膨胀性、高焦油产率、黏结性强以及良好的生烃潜力等特点。然而，对树皮煤的成煤母质来源及形成环境仍尚不明确，对树皮煤(体)的化学结构特征和热反应性缺乏系统研究。

笔者通过结合已有的大量文献和课题组的最新研究数据，对树皮煤(体)化学反应及特征进行了综述，主要包括树皮煤(体)的有机地球化学特征、化学结构特征、特殊性质及其反应性等。并提出了树皮煤(体)未来研究的几个方向。

1 树皮煤和树皮体的定义

1.1 树皮体的定义

中国烟煤显微组分分类中对树皮体的定义及其在显微镜下的光学特征描述为：树皮体可能来源于植物茎和根的皮层组织，细胞壁和细胞腔的充填物皆栓质化。在油浸反射光下呈灰黑色至深灰色，低突起或微突起。树皮体有多种保存形态，常为多层状、有时为多层环状或单层状等。在纵切面上，由扁平长方形细胞叠瓦状排列而成，呈轮廓清晰的块体。水平切面上呈不规则的多边形。透射光下呈柠檬黄、金黄、橙红及红色。具有明显的亮绿黄色、亮黄色至黄褐色荧光，各层细胞的荧光强度不同，荧光色差异较大。

至今，国际煤与有机岩石学委员会(ICCP)未能承认树皮体是煤的显微组分，主要在于：① 树皮体和其他类脂组显微组分(尤其是木栓质体和角质体)在形貌上的差异还没有得出令人满意的结果；② 相同煤阶和相同时代的树皮体和其他类脂组显微组分之间化学性质上的差异仍不清楚。正如HOWER等在文中所提，在国际硬煤显微组分分类中，没有描述树皮体与其他显微组分的化学结构和形貌特征的区别，尤其是与木栓质体和角质体之间的区别。因此HOWER等建议，树皮体应该被命名为一种“组分(Component)”而不是显微组分。树皮体被发现于腐植煤中，尤其是中国南方晚二叠世的腐植煤中，且树皮体是这些煤的主要显微组分。树皮体的煤岩学特征与木栓质体和角质体之间存在明显的不同。

1.2 树皮煤的定义

树皮煤因其含有高体积分数的树皮体而被命名。韩德馨等将树皮体体积分数高于50%的煤定义为树皮残植煤，简称为树皮煤；还有学者将树皮体体积分数高于40%的煤定义为树皮煤，这些都是参考树皮体的体积分数而命名。在唐跃刚、SCHOBERT和笔者所在课题组的研究中，通过研究典型树皮煤矿区的大量树皮煤的工业分析和元素分析数据，结果表明树皮煤具有高氢含量(>5.0%(daf))和高挥发分(>37%(daf))。结合树皮煤的工业性能和岩石学特征，总的来说，当树皮体体积分数达到30%以上时，大多树皮煤具有一些特殊性质。因此，笔者建议对树皮煤的界定应至少满足3个条件:① 树皮体体积分数大于30%；② 氢质量分数大于5%(daf)；③ 挥发分大于37%(daf)。

1.3 树皮煤的其他存在形式

树皮煤既不是中国特有的，也不是二叠纪时期所独有的煤种。19世纪在法国圣艾蒂安地区就对含有煤化树皮沉积物的煤进行了研究。ARBER研究发现俄罗斯中部的纸煤可能是石炭纪煤化的细条纹树皮薄片。树皮在印度的煤中代表了一种重要的镜质组成分，而在欧美的石炭纪煤中结构镜质体可能是由石松的树皮演化而来的。乔木石松类通常具有发达的皮层和周皮组织，构成了茎的大部分:特别地，在一些鳞木目植物的茎横截面占据超过90%以上的面积。在英国的煤系地层中可见2.5 cm的树皮碎片，且不同石松植物属种的树皮(如窝木、鳞木以及封印木)——在一部分煤层中代表了镜质组的一个重要来源。这些树木中树皮占据了很大比例，且树皮的抗腐烂分解能力较强。

2 树皮体的母质来源

关于树皮体的来源至今仍不清楚。一部分观点认为树皮体来自于辉木气根的皮层；另一部分观点认为树皮体来源于鳞木或裸子植物的周皮；还有一些学者提出树皮体可能是由大羽羊齿植物的刺根茎演化而来。闫俊峰和李广有、韩德馨等指出了树皮体可能形成于鳞木的内皮层组织或由鳞木的次生周皮演化而来。鳞木类的树皮相对较厚且分为数层，乔木状的鳞木及其他相关的石松类植物的周皮占据了树干的较大部分。然而,由于典型树皮煤主要形成在晚二叠世，因此树皮煤的母质来源需要进一步研究。

3 树皮及其成分

3.1 树 皮

树皮是树木的茎和枝干的外层部分，包含了形成层外部的所有植物组织。树皮是一种化学成分复杂且物理性质不均匀的材料。总体上，树皮与木材的元素化学成分并没有本质区别，但是由于生理机能的不同，因此在结构上显示出很大差异。由于树皮是植物遗体的一个重要组成部分，它对煤的形成做出了重要贡献。围绕现代树皮的组成和性质，众多学者开展了大量的研究工作并进行了广泛而深入的探讨。

树皮与它保护的木材具有明显不同的性质。树皮主要由2层组成，内层(主要是韧皮部)和起到保护作用的外层(有时被称为落皮层)。这2层通常被较薄的一层周皮层分隔开来。树皮内层是从形成层到周皮的韧皮部区域，而外层树皮是周皮以外的所有组织。一些松树的树皮外层厚度可达10～15 cm；一些树龄较大的北美黄杉()树皮厚度可达25 cm；而在一些黄杉和巨杉属树皮厚度可达约60 cm。

树皮的化石记录最早见于中泥盆世，包括裸子植物在内的种子植物主要起源于晚泥盆世。灭绝于二叠纪末期大灭绝的科达属植物曾在北半球森林中占据主导地位并对煤的形成具有重要贡献。科达类和其他裸子植物占据了中国二叠纪时期主要的成煤环境。

3.2 树皮的成分

树皮在组成上表现出极大的多样性，其化学成分的性质和数量均存在差异。同一品种的树木，树皮的组成可能有所不同，这是由于树木的年龄、生长地点、气候和土壤条件等多重因素的影响。树皮的化学特征比木材复杂的多，但主要成分与木材相似，包含了木质素、纤维素、半纤维素以及木栓质。此外，树皮中还包括单宁酸及其相关化合物、挥发油、非挥发油、长链醇、糖苷、糖和色素。即使在相同品种的树木中，树皮的提取物也有明显的不同。树皮和木材之间化学成分的差异主要源自于两者生理功能的不同。

树皮的萃取含量要高于相应的木材。一般来说，树皮不但提取含量比木材丰富，而且其提取物具有更复杂的化学组合。树皮中提取物的质量分数可达15%～26%，而木材则是2%～9%。抽提物中常包括树脂、脂肪、蜡、碳氢化合物、单宁、类固醇、生物碱、蛋白质以及多种颜料、碳水化合物和糖苷，HILLIS综述了相关研究。本文主要关注的是树皮中那些具有高脂肪族且能在煤化作用中幸存下来的提取物，这些成分对树皮体和树皮煤的组成和性能具有重要的贡献。

树脂是由90%的树脂酸和10%的中性物质组成，也可含有其他类型的萜类化合物。树脂酸是化学式为CHO的三环单羟酸，常见的例子是松香酸和琼脂酸。树脂酸在煤化过程中经历了典型的脱羟作用，但仍保持高脂肪族，一些树脂甚至完全不变。树脂燃烧产生的热量约等于木材的2倍。

木栓质是树皮的一种重要组成成分，但在不同类型树皮中的数量差异很大。木栓质是各种脂肪羟基酸与酚酸的一种共聚物，化学特征上与角质相似，但较少发生聚合作用。木栓质可能是参与煤炭形成的古植物群落的重要组成部分。

在高等植物中，暴露于大气中的表皮细胞壁有一个叠加于正常细胞壁上的角质层，这种角质层主要由角质和蜡组成。角质和蜡在植物不同组织的结构和组成各不相同。角质是一种复杂的羟基脂肪酸混合物，通过酯键将一种酸的羧基与另一种酸的羟基结合在一起，建立起一个三维网状结构。蜡是脂肪酸酯和长链醇(可能是最丰富的成分)的混合物，通常与木栓细胞有关。酯是蜡中最丰富的成分，但自由长链酸和正烷烃在蜡中也很常见。酯的酸性部分有木蜡酸和二十二烷酸，化学式分别为CHCOOH和CHCOOH。脂肪主要存在于树皮内部，由油酸、亚油酸和亚麻酸与甘油酯组成。长链类异戊二烯取代呋喃在银杏等多种植物的脂肪结构中均有发生。

树皮通常比木材(Wood)具有更高的灰分，这是由于树皮组织中富集具有重要生理意义的无机物，如砂土或土壤的风生颗粒被保存在粗糙的外树皮中，造成树皮灰分产量升高。树皮灰中钙的质量分数较高，CaO质量分数有时可超过60%，此外，钾(≤30% KO)和硅(≤35% SiO)也是树皮灰的重要组成元素。

4 树皮煤主要的形成时期及在中国的分布地区

据前人研究发现，树皮体有5个形成时期:晚石炭世，早二叠世，晚二叠世，晚侏罗世以及白垩纪，其中晚二叠世是主要时期。在中国南北方的煤中均发现树皮体的存在，如河北邢台的东庞煤矿、江苏徐州、河南平顶山、江西乐平、苏州南部的吴县、安徽广德、浙江长广、贵州水城、重庆南通和云南富源等。而典型树皮煤主要分布在中国南方晚二叠世龙潭组。典型树皮煤是指含有典型树皮体、且树皮体体积分数高的树皮煤，其主要分布在江西乐平鸣山煤矿、浙江长广煤田以及贵州水城煤矿。

自HSIEH对乐平地区煤的一些特殊性质(如高氢含量、高挥发分等)报道以来，过去80多年，国内、国际期刊和书籍中记载了大量关于树皮煤和树皮体的研究成果，主要集中在树皮煤和树皮体煤岩学、化学组成等方面。近10 a来，树皮体吸引了更多国外学者的关注，如SCHOBERT，HOWER，MASTALERZ,GARETH等，集中探讨树皮煤(体)的结构和反应性能。树皮煤具有高氢含量、高挥发分等特点，在加热状态下容易分解，因此树皮煤是一种很好的潜在能源。对树皮煤的结构和反应性质研究进展进行综述，有利于探讨树皮煤的潜在价值。

5 树皮煤和树皮体的有机地球化学特征

5.1 煤阶和成熟度

研究表明，江西乐平、浙江长广和贵州六盘水地区树皮煤的平均最大镜质体反射率分布在0.67%～1.12%。WANG等依据平均镜质体反射率、、PI及生物标志物的成熟度比，研究了鸣山矿区树皮煤的热演化程度。样品的分布在436～439 ℃，指示样品的成熟度处于成熟早期到生油窗峰值，并指明树皮煤热降解的起始温度在335～340 ℃，而当温度达到480～500 ℃时，煤粒中渗出了大量的油滴。

5.2 有机质类型

测定树皮煤和树皮体的干酪根类型图有3种:范式图解H/C vs. O/C,HI-和S-TOC。依据样品在H/C vs. O/C关系图上的分布，可以判断树皮煤属于Ⅱ-Ⅲ型干酪根，HI-和S-TOC图也得出相同的结论，但树皮体本身属于Ⅱ型干酪根。树皮煤和树皮体的有机质类型可以从以下几方面进行判断：① 树皮体的来源。树皮体可能来源于植物茎和根的皮层组织，细胞壁和细胞腔的充填物皆栓质化，茎和根的表皮细胞被角质和木栓质2种脂肪物质所浸染。② 树皮体的化学结构特征。树皮体的化学结构典型特征是富含脂肪结构，尤其是CH基团含量，这意味着树皮体在加热时容易发生降解，树皮体的热重分析结果也证实了这一观点。③ 生烃能力。树皮体显示出很好的生烃性能。④ 树皮体具有高氢含量、高H/C原子比和高挥发分。这些特征首先与树皮体中脂肪族结构的重要贡献有关；其次，树皮体中脂族结构可能来源于树皮中的树脂、角质、木栓质和蜡，而这些物质在煤化过程中具有强烈的抗降解作用。

5.3 以化学角度来看从植物到树皮煤

5.3.1 树皮煤和树皮体的分子组成和生物标志物特征

与广泛研究的欧洲和北美洲石炭纪煤相比，树皮煤和树皮体在有机地球化学领域的研究成果目前还较少。在分子组成方面，WANG等发现来自乐平地区的树皮煤和树皮体正构烷烃分布范围为n-C到n-C，峰值在n-C到n-C。树皮体和镜质组峰值相同，都在n-C，而树皮煤的正构烷烃分布中显示其峰值在n-C，其次是n-C。镜质组中姥鲛烷和植烷的比值(Pr/Ph)一般大于3，甚至高达7.20。在生物标志物方面，SUN等研究东庞煤矿时指出，卡达烯可能是树皮体前身的生物标志物。WANG等发现乐平地区的树皮煤和树皮体富集C藿烷和C降藿烷，样品的甾烷从C～C均有分布。对树皮体而言，C含量要低于C(C/C=1.41)，而树皮煤中C则略高于C(C/C=0.75)。

5.3.2 脂类的组成和结构特征

中国烟煤显微组分分类对树皮体的定义中指出，树皮体的组成和结构特征可能与那些似木栓质物质相关。植物中的木栓质物质包括原始的木栓质和角质。木栓质浸润在根和果实的表面或树木软木周皮的细胞壁中，是一种具有多种长链羟基酸和酚酸，与木质素单体结构相关的不溶性缩合共聚物。木栓质还融合了α，ω-二元羟酸和α，ω-二醇。NIP等最初认为角碳是某些植物角质层的一个次要成分，推测其结构可能是通过醚键将纤维素主链与长链脂肪族结构相连接。植物组织中的木栓质和角质都是煤显微组分的先质。角质体起源于叶和茎的角质层，木栓质则来自栓化的细胞壁。角质体氢含量较高且推测以高脂肪族为主要特征。

5.3.3 从植物到树皮煤结构特征的变化

通常，植物的保护组织抗分解性最强，如树皮、孢子、花粉和叶角质层。原始植物在环境中堆积后，蜡和树脂的抗分解性增强。在现代植物中孢子和角质层的化学性质与烟煤中的孢子体和角质体非常相似，这说明孢子和角质层也具有较强的抗分解性，参与了煤化作用。

一般来说，抗降解的高脂肪化合物通常是没有经历过水解作用且不溶于水的高分子化合物。随着可水解化合物的降解，这些化合物在残留物中更加集中。尽管树脂在成岩过程中可能会发生芳香化和缩合环化作用，但通常保存较好，在许多煤中都能找到与琥珀和杉木这种现代树脂类似的树脂化石。红外光谱特征显示，石炭纪烟煤中树脂体具有较强的脂肪族C-H信号，表明树脂及其相关的萜类化合物对细菌和真菌的攻击具有较强的抵抗力。蜡通常保存的也较好。

为了阐明煤显微组分的结构特征，首先要考虑的是成煤母质的生物化学结构问题。煤大分子结构是由植物中生物聚合物改变形成，从木质素到褐煤的转化过程中，发生脱羟化、醚裂和脱甲基化作用。现代角质层主要由角质蜡的聚酯类聚合物组成。由于聚合酯不易被微生物水解，因此这些脂肪酸和角质蜡的碳氢化合物被优先保存在泥炭中。然而，聚合酯在变质条件下是不存在的，因为它们可能会被裂解成碳氢化合物，而角碳通过游离脂肪酸的脱羧反应生成长链正构烷烃，在煤化过程中几乎完好无损。HATCHER和CLIFFORD详细探讨了由植物向煤的有机地球化学转化过程。

树皮煤的化学结构特征主要取决于其含有的镜质组和树皮体。考虑到树皮煤化学结构与木质素/纤维素和一些脂类化合物的转化有关，推测建立了关于树皮煤化学结构与植物前驱体化学结构之间的关系(图1)。

图1 镜质组和树皮体向树皮煤结构转化的反应Fig.1 Reactions proposed for transformations of vitrinite andbarkinite contribution to bark coal structure

6 树皮煤和树皮体的结构特征

6.1 分析方法

大量的研究方法被应用于研究树皮体的物理和化学结构特征，如，傅里叶变换红外光谱(FTIR)，透射光FT-IR显微光谱，飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)，碳-13核磁共振 (C-NMR)， 钌离子催化氧化，原子力显微镜(AFM)，X射线衍射(XRD)，透射电镜(TEM)和拉曼光谱。此外，树皮煤和树皮体的化学结构还可以通过裂解气相色谱-质谱联用的方法进行研究。

树皮煤和树皮体的各种化学结构特征被广泛讨论，包括脂肪族结构、芳香族结构、有序性特征以及碳原子分布特征等。在中国南方晚二叠世煤中，除树皮体以外的其他类脂组显微组分的总体含量(孢子体，角质体等)往往小于10.00%。然而，如HOWER等指出树皮体与角质体和木栓质体之间相似的岩石学特征，因此对3者之间的结构对比具有重要意义，此方面工作在未来需要得到进一步加强。

6.2 树皮煤和树皮体的结构特征

6.2.1 树皮体的分离

为了更好地测定树皮体的结构特征，需要较高纯度的树皮体。树皮体通常与镜质组和惰质组共存，因此，需要一个有效方法进行分离。前人已经探讨了煤中分离显微组分方法。在这些方法的基础上，唐跃刚所在课题组找到了分离树皮体的分离条件。分离结果表明，乐平地区树皮煤中树皮体的分离纯度可达95%(体积分数)以上。

6.2.2 树皮煤和树皮体的结构特征

树皮体的结构包括2个方面:物理结构和化学结构。树皮煤化学结构的主要特征是富含脂肪族物质，尤其是CH基因含量。树皮煤的脂肪族侧链较长且支链较少，但芳香结构是主要结构。芳香结构主要由少于4个通过短脂族链(小于C)交联的稠环组成，每簇有2～3个芳香环。此外，树皮体中还包含了含氧官能团，如脂肪酸酯和芳香羰基/羧基。随着煤阶的增加，树皮体中脂肪族官能团含量和CH/CH的面积比值降低，而芳香族的含量却呈现增长趋势。树皮体中细胞壁和细胞填充物的化学结构主要由脂肪族化合物组成，其次是芳香族化合物和烷基芳香族，以及少量的烷氧基和烷基胺。在物理结构方面，随着镜质体反射率从0.67%增加到1.12%，树皮体的形态结构由纤维状结构逐渐演变成网状结构(图2)。随着成熟度的增加，定向排列更加有序，当镜质体反射率达到1.12%时，树皮体的表面变得光滑。

图2 随着镜质体反射率增加树皮体表面形貌的变化[78]Fig.2 Surface morphological texture of barkinite withthe increase of vitrinite reflectance[78]

与镜质组结构相比，树皮体更富含脂肪族物质，尤其是CH基团，而芳香结构含量较少。根据AFM的数据显示，3种不同显微组分(树皮体，镜质组和孢子体)的表面粗糙度为镜质组<树皮体<孢子体。与其他显微组分相比，树皮体的化学结构更接近于镜质组，当镜质组反射率达到1.12%时，树皮体的不规则网状结构则与镜质组相似，但X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)结果表明，树皮体中结构无序性要高于镜质组。因此，树皮体的结构特征既与镜质组接近，与类脂组也有一些相似的特性。高分辨率透射电镜(HRTEM)分析结果表明，在200～700 ℃加热区间，与镜质组相比，树皮体化学结构温度变化点要早于50 ℃左右。树皮体和树脂体化学结构的芳香层间距、芳香层高度随温度升高的变化趋势相同。加热到500 ℃之后，树皮体的芳香层片层数明显增多，出现了石墨化特征(图3)。因此，为了清楚地研究树皮体的结构特征，如氢原子分布和脂肪族长度，还有待进一步研究。

图3 热场加载下树皮体晶格条纹矢量化特征[98]Fig.3 Quantitative characteristics of lattice fringes ofbark in thermal field[98]

7 树皮煤和树皮体的特殊性质

7.1 树皮煤的特殊性质

1933年，HSIEH报道了树皮煤的一些基本性质。煤样品采自典型树皮煤地区—江西乐平，实验结果如图4所示。

图4 工业化学分析三角图[2]Fig.4 Triangular diagram of proximate chemical analyses[2]

这种煤极富含挥发性物质，挥发分可能超过60%甚至更高，在某些情况下它可能是固定碳的2倍。煤中硫的质量分数在2.0%～5.5%，且黄铁矿硫含量不高，因此可以推测煤中大部分的硫以有机形式存在。

树皮煤这些不同寻常的特性使其化学组成及特征受到广泛的关注。研究的样品主要集中在典型树皮煤地区，如江西乐平，浙江长广以及贵州水城，这些煤主要形成于二叠纪时期，尤其是晚二叠世。WANG等总结了树皮煤的化学组成特征，并与美国石炭—二叠纪煤的性质进行了对比(表1)。基于过去研究成果，树皮煤的特殊性质主要集中在以下几点:① 高氢含量和高H/C原子比。大多数树皮煤中氢质量分数和H/C原子比分别大于5.0%(daf)和0.80。② 高挥发分。一般来说，树皮煤中的挥发分高于37%(daf)。HSIEH指出树皮煤与普通腐植煤的挥发分不同。③ 高硫含量。树皮煤中的全硫质量分数不低于2.0%(daf)，有机硫在全硫组成中占主导地位。

表1 来自美国的一套精选煤的一般性质参数[99]

7.2 树皮体的特殊性质

韩德馨等指出了树皮煤中氢的质量分数(树皮体体积分数超过80%)可高达7.11%。戴和武等研究发现纯树皮体中的挥发分和氢质量分数分别可达73.5%和7.60%。而纯度高于95%的树皮体氢质量分数分布在6.91%～7.96%(daf)，对应的H/C原子比为1.02～1.26，挥发分为62.16%～79.25%(daf)，这些参数要明显高于镜质组。在同一种煤中，虽然显微组分纯度不同(树皮体92%、孢子体52%)，树皮体的氢质量分数要高于孢子体。

虽然已经得到了树皮体的一些属性特性，但有些问题仍需要进一步考虑:① 样品来源问题。过往研究使用的样品大多采自中国典型树皮煤地区。② 形成时代问题。样品主要来自晚二叠世时期，而其他时期的数据偏少。③ 对比研究问题。树皮体与木栓质体、角质体的化学结构区别仍旧不清楚，这与采集同煤阶、同时代煤同时含有树皮体和木栓质体、角质体样品困难有关，且常常木栓质体、角质体的含量也较低。为了更清楚地研究树皮体的基本性质，并进一步比对其与其他类脂组显微组分的化学结构的区别，还需要更多的样品进行深入研究。

8 不同的反应性

8.1 树皮煤和树皮体的生烃性能

根据树皮煤和树皮体的化学组成和有机地球化学特征，可以预测其具有良好的生烃性能，且生烃潜力要优于富镜质组煤，岩石热解结果也证明了 这一结论。树皮煤比富镜质组煤具有更好的生烃潜力。树皮体中的S+S和HI值与角质体相近，而高于镜质组和丝质体，产油量至少是镜质组的3倍。树皮体的热解产物主要由轻质油(C～C)组成，其次是湿气(C～C)、少量的重油(C)以及甲烷(CH)，且存在烷基苯、烷基萘、烷基酚、菲以及正构烷烃与正构烷烃/烯烃同系物。长广地区树皮煤热解产物中脂肪族正构烷烃(

8.2 树皮煤和树皮体的热变化

树皮煤(体)的基本特征和生烃潜力研究表明树皮煤可以成为一种很好的能源原料。为了评估树皮煤的经济利用前景，其转化性质被深入探讨，包括热重分析、热塑性分析、液化反应。

WANG等研究发现，树皮煤的DGT曲线在370～550 ℃出现了一个尖而浅的峰，在DGC分布图上呈现对称峰，并由此推测树皮煤的热解反应相对集中。不同升温速率对树皮煤的热解行为影响与正常腐植煤相似。随着升温速率的提高，树皮体的失重曲线逐渐向高温偏移，并且最大质量损失温度也随之增加。树皮煤的热塑性与传统的焦煤相比较为异常，部分煤样的最大吉氏流动度可超过180 000 ddpm，但受仪器测试上限的限制，没有获得真实的最大基氏流动度。

基于树皮煤的基本性质，推测它可能是一种很好的液化原料。戴和武等和WANG等分别探讨了树皮煤的液化行为，样品选自江西乐平地区的鸣山矿的B煤层，设备是0.5 L的高压釜下和自动反应器(tubing-bomb)。实验结果表明，树皮煤液化转化率在87%～91%，液体收率在58%～60%。温度低于400 ℃时，对树皮煤的液化转化影响较大，而当温度从410 ℃变化到450 ℃，树皮煤的转化受温度影响则较小，因为在这个温度区域内，转化率大致相同，然而产油率和产气率随着温度的升高明显提高。需要指明的是关于液化条件对树皮煤液化行为的影响目前讨论的还较少。因此，应深入分析不同工艺条件(温度、压力、催化剂和溶剂等)对树皮煤的液化行为的影响。

也有学者探讨了树皮煤的其他可利用途径(如气化和萃取等)。基于树皮煤的热行为和属性特性，建议可进一步深入探讨树皮煤的热转化行为，如低温炭化、共焦化、直接液化、协同处理和制氢等。

9 结 论

(1)在元素地球化学方面，树皮煤(体)的特殊性质至少表现在以下4点:高氢含量、高H/C原子比、高挥发分和高硫含量，这些特殊性质引起了对树皮煤转化利用研究的兴趣。

(2)在化学结构上，主要讨论了树皮体的化学结构和物理结构2个方面。树皮体最明显化学结构特征是具有丰富的脂肪族结构。随着煤阶升高，树皮体中脂肪族官能团的含量和CH/CH的面积比逐渐降低，在镜质组反射率从0.67%增加到1.12%，树皮体的形态结构逐渐由纤维状向不规则网状结构演化，其定向性排列越来越强，与镜质组的结构演化特征相似。

(3)树皮煤的化学结构主要取决于镜质组和树皮体，基于木质素/纤维素和一些类质化合物的转化特征，从化学结构角度，初步建立了植物前驱体生物化学结构和树皮煤化学结构之间的关系。

(4)基于树皮煤(体)化学组成和结构特征上的特殊性，导致它们具有许多异常的热行为，如强烈的热解作用，超高的基氏流动度、良好的生烃潜力和液化性能。然而考虑到树皮煤具有的化学特性，其有效利用仍需进一步探讨，主要集中在至少5个方面:低温碳化、共焦化、直接液化、协同处理和制氢。

此外，针对树皮体的深入研究，以下几个方面还有待进一步加强：

(1)树皮体与其他类脂组的化学结构特征的本质区别还不是很清楚，尤其是与树皮煤形成同时期的类脂组分，这与样品采集有关。虽然微观测试技术水平的提高，在今后的工作中，此方面工作有望获得进展。

(2)树皮煤具有高流动度的反应机理尚不清晰。控制高流动度的因素有哪些？树皮煤的高流动度与其氢质量分数、H/C原子比、化学结构参数等因素的关联如何？

(3)树皮体来源问题。这是非常有兴趣的科学问题，但是也很难回答，因为受制条件很多，如样品采集的问题、植物母质到树皮体的形成过程中到底发生了怎样的生物化学作用和地球化学作用？过往的研究未见有特殊的植物种属，也未见特殊地质条件的报道，因为树皮体的来源至今仍是个谜。