燒變巖是一種在以煤田火區(qū)為主要環(huán)境背景的復(fù)雜條件下,受燃燒變質(zhì)作用和氣液變質(zhì)作用等影響產(chǎn)生的變質(zhì)巖類。目前研究多聚焦于死火區(qū)巖層的巖石性質(zhì)及水文地質(zhì)意義,而缺乏對活火區(qū)燒變巖利用體系的研究。為了促進(jìn)對燒變巖的研究,以砂巖為例分析了燒變巖的礦物成分與呈色,總結(jié)了以燒變巖為媒介探測火區(qū)的方法及其局限性,最后討論了燒變巖層的熱能回收及資源化利用。結(jié)果表明:在活火區(qū)新生的燒變巖其礦物成分隨溫度變化明顯,而顏色隨溫度上升主要由鐵、錳氧化物控制;根據(jù)礦物特性及熱特征,燒變巖可以作為對煤火的探測依據(jù),但探測方法均存在缺陷;熱特征也體現(xiàn)了燒變巖蘊(yùn)含一定體量的熱能,可進(jìn)行回收利用,而冷卻后的燒變巖也具有豐富的用途。 

【文章來源】：科學(xué)技術(shù)與工程. 2020,20(15)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

燒變砂巖礦物演化

煤火為砂巖提供了強(qiáng)高溫氧化的成巖環(huán)境。純凈的砂巖受到烘烤時(shí)幾乎不發(fā)生顏色變化,僅從白色變?yōu)榛野谞顟B(tài);含染色物質(zhì)的砂巖在煤火的高溫及灼燒下,色澤趨向深色,常呈現(xiàn)紫紅、棕、紫、黑四種色澤。Fe2O3·H2O未脫去結(jié)晶水時(shí)呈黃色,使燒變巖出現(xiàn)黃色的過渡態(tài)。巖漿與煤灰等混合生成灰色,如圖3所示。主要著色礦物演化及其顏色,如圖4、表3所示。紫色的成因較為復(fù)雜,推測:一是石英等礦物離子交代及部分礦物重結(jié)晶時(shí)吸收聚集原本應(yīng)溶蝕、熔化而散失的紫色雜質(zhì);二是+3價(jià)態(tài)與+2價(jià)態(tài)的鐵離子比例為1.6～3時(shí),可呈現(xiàn)紫色,三是巖石成巖環(huán)境,強(qiáng)氧化狀態(tài)時(shí)會(huì)使巖石成巖呈紫紅色[21]。

燃燒煤層上覆的燒變巖體具有大量熱能,類似于干熱巖,但埋藏淺。以新疆三道壩火區(qū)為例,鉆探所得起火點(diǎn)位置為70～200 m,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于干熱巖的埋藏深度。而在滅火工程完成后,火區(qū)仍可以在低溫地?zé)豳Y源水平維持。且煤田火區(qū)極易復(fù)燃,持續(xù)的熱能提取有助于遲滯[22]甚至阻止煤層復(fù)燃發(fā)生。表3 燒變砂巖主要呈色礦物顏色Table 3 Color rendering of minerals of burnt sandstone 化合物名稱 顏色 MnO 灰白→暗綠 MnO2 黑色 Mn2O3 棕黑 Mn3O4 黑色 FeS2 黃色 Fe2O3 紅棕 Fe2O3·H2O 黃色 Fe3O4 黑色 FeCO3 白色

【參考文獻(xiàn)】：
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