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李久庆，秦 勇，陈义林，申 建，李 耿，郑长东
(1.中国矿业大学 资源与地球科学学院，江苏 徐州 221116；
2.中国矿业大学 煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室，江苏 徐州 221008；
3.中铁二院工程集团有限责任公司，四川 成都 610031)
石墨是重要的矿物类非金属矿产，兼具金属和非金属的优良特性，是炭素材料的基础原材料[1]。煤系石墨又称煤基石墨[2]、煤成石墨[3]或隐晶质石墨[4]，是煤及煤系碳质泥页岩等在岩浆热接触变质及构造变质作用下形成的煤系矿产[5]，其变质程度介于无烟煤与晶质石墨之间，是石墨化作用的产物[6]，因其晶粒微小(通常小于1 μm)，表面呈土状，亦被称为土状石墨。煤系石墨与煤属同层异矿，常与无烟煤共伴生，具有矿体集中、品位高、易开发等特点[5]，资源开发潜力巨大。截至2021年，我国已查明的石墨资源储量中，隐晶质石墨(煤系石墨)占比虽不足10%[7]，却支撑着全国近一半的石墨产量，是石墨矿产的重要组成部分。尽管煤系石墨微晶排列有序性差且含较多晶格缺陷，却在各向同性和反应活性等方面优于鳞片石墨，是锂离子电池负极和各向同性石墨电极的理想原料[8]。石墨烯的发现和应用，拓宽了石墨的用途，而煤系石墨因其独特的结构在煤基石墨烯制备具明显优势[9-10]。
煤系石墨显微组分不同程度石墨化，形成一定数量轮廓清晰、产状特殊、形貌各异、光性极强的新生组分[11-18]，包括片状、针状、纤维状和集合体状等形态，称之为石墨微晶[16]或微晶石墨[13]，本文统称石墨微晶。石墨微晶作为煤系石墨中特有新生显微组分类型，为研究煤向石墨转变提供直接证据。煤系石墨是多种组分的集合体，新生组分随石墨化作用增强而增多[19]。针对煤系石墨中石墨微晶鉴定[13]、化学结构表征[20-21]、矿物学特征[22-23]及鉴别厘定指标[6,19]等方面有较多报道，丰富了对煤系石墨的理解和认识。笔者前期曾研究了石墨微晶产出状态与特征，并初步探索了石墨微晶的成因[15-16]。然而，关于煤系石墨显微组分的光学特征和石墨化显微组分的形成路径相关问题报道较少。
笔者基于闽西南永安煤田广泛发育的天然煤系石墨样品，借助光学显微镜和带电子能谱的扫描电镜对煤系石墨显微组分的形态及光性特征进行观察，探讨石墨化显微组分的形成方式，并从岩石学视角审视煤向石墨结构转变过程，以期为福建乃至全国类似矿区煤系石墨的高附加值清洁利用和高效转化提供数据支撑，同时为煤基新型碳材料产业的合理布局和有序发展提供科学依据。
永安煤田位于福建省西南部(图1)，是华南晚古生代永安盆地及我国东南沿海晚中生代花岗岩带的重要组成部分[24]。主要含煤地层为中二叠统童子岩组。童子岩组总体为滨海平原沉积环境，以泥岩和粉砂岩为主，细砂岩次之，夹薄煤层，具有煤层层数多、单层薄等特点[25]。童子岩组从下到上划为3个岩性段：下段由障壁岛-澙湖相粉砂岩和碳质泥岩组成，夹薄煤层；
中段为浅海相厚层粉砂岩夹菱铁质结核，不含煤；
上段由海陆交互相厚层粉砂岩组成，夹炭质泥岩和煤层[26]。
注：CA—长垇矿；
QK—琼口矿；
JK—甲魁矿；
PK—裴坑矿；
TXY—塘下洋井田ZK33-2钻孔。图1 闽西南永安煤田的构造轮廓及采样位置(修改自文献[17,24])Fig.1 Sampling locations and structural outline of the Yong’an Coalfield in Fujian of southern China (Modified from References[17,24])
永安煤田构造受NE—NNE向政和—大浦断裂和NW向永安—晋江断裂控制，沿断裂带两侧发育同方向的次级断裂，以NE—NNE向为主，NW向次之，多方向多组断裂相互交切，形成网格状构造格局[3]。强烈构造运动形成一系列规模不等、性质各异的构造形变，以张性、张扭性缓倾角断裂构造和伸展作用下的滑覆构造及挤压作用下的推覆构造最为典型，具有多层次和多期次特点[25]。
二叠系煤层形成后，永安煤田在中—新生代先后经历印支、燕山和喜马拉雅多期构造运动，伴随区域岩浆侵入或火山喷发，广泛发育以酸性～中酸性花岗岩类为主的岩浆侵入体，在早白垩世最为强烈和集中，该期岩浆岩分布受NE向断裂控制，具有分带性和方向性，在永安煤田大面积出露(图1)。岩浆以岩墙形式侵入煤系地层，岩浆岩厚度从数厘米到数米不等。岩浆侵入带来的热力和强大侵位压力对矿床的构造格局和成矿作用产生较大影响[27]，是永安煤田煤变质程度普遍极高的主要地质因素。
2.1 样品采集
7件样品采自永安煤田内长垇(CA)、琼口(QK)、甲魁(JK)和裴坑(PK)4个煤系石墨矿和塘下洋井田(TXY)ZK33-2钻孔(图1)。样品均采自童子岩组上段，采样严格依据GB/T 482—2008《煤层煤样采取方法》执行。煤系石墨样品肉眼下呈钢灰色，具有半金属光泽，构造变形强烈，松软易碎，发育不规则摩擦镜面和鳞片状构造，手拭具滑腻感。
2.2 显微煤岩学测试
将煤系石墨样破碎至18目(约1 000 μm)制作粉煤光片以观察显微岩石学特征。采用配有CRAIC显微光度计的Leica 4500P显微镜结合反射单偏光、交叉偏光、正交偏光加石膏试板和旋转载物台等观测方法，识别显微组分并测试反射率。遵照标准GB/T 8899—2013《煤的显微组分组和矿物测定方法》进行显微组分定量，每件样品计数不少于500点。镜质体最大反射率测试依据GB/T 6948—2008《煤的镜质体反射率显微镜测定方法》开展，石墨微晶反射率通过单偏光下旋转载物台一周测试最大和最小反射率，各种类型显微组分反射率测试点数不少于30个。测试前，选用一系列标准物质对显微光度计系统进行反射率校准，包括蓝宝石(Rmax=0.59%)、钆镓石榴石(Rmax=1.72%)、立方氧化锆(Rmax=3.08%)、钛酸锶(Rmax=5.36%)和碳化硅(Rmax=7.45%)。
2.3 扫描电镜及电子能谱分析
扫描电镜分析的样品选择约1 cm3的煤系石墨自然断面，样品表面喷镀薄层金膜以增加导电性。采用带OxfordX-Max20能谱仪(EDS)附件的德国ZEISS SIGMA型场发射扫描电镜(SEM)对样品进行显微形貌观测和电子能谱分析，工作电压20 kV，能谱分辨率优于127 eV，谱峰漂移小于1 eV。
3.1 样品基本性质
表1中样品的镜质体平均最大反射率(Ro,max)在5.33%～8.95%，大多样品超过7.0%。以Ro,max为划分依据，样品变质作用程度普遍达到超无烟煤[28]或无烟煤A阶段，部分达到半石墨阶段[29]。干燥无灰基挥发分(Vdaf)介于1.55%～8.79%，多数样品小于4.0%；
C质量分数普遍超90%，H质量分数低于1.0%。参照曹代勇等[6]煤系石墨鉴别厘定基础指标，本文样品多属煤变质成因的煤系石墨。
表1 永安煤田煤系石墨样品的基本性质Table 1 Basic properties of coal-based graphite samples in Yong’an Coalfield %
显微定量结果显示，石墨微晶去矿物基体积占比介于0.68%～7.32%，尽管含量相对较低，作为煤系石墨中广泛存在的一类新生显微组分类型，石墨微晶为煤向石墨的转变提供了可靠的煤岩学证据[23]。石墨微晶平均最大反射率介于8.06%～10.83%，高于同样品Ro,max，然而，石墨微晶平均最小反射率极低(0.77%～1.33%)，即石墨微晶具有极大的双反射率。
3.2 原有显微组分光性和趋石墨化特征
煤系石墨由煤变质而来，显微组分绝大部分保留了煤中显微组分的形态和结构，主要差异在于反射光学各向异性的显著增强[11-12]。借助反射单偏光、交叉偏光及旋转载物台等观察手段，煤系石墨中可识别出来源于镜质体、惰质体和类脂体的3类原有显微组分。煤系石墨显微组分命名参照“ICCP System 1994”[30-33]和代世峰等[34-37]，为区别于低中阶煤，笔者采用秦勇[11]的建议，在显微组分前加“变”来以描述。
镜质体来源的显微组分构成煤系石墨显微组分的主体，去矿物基体积占比介于86.15%～97.24%(表1)，包括变结构镜质体、变均质镜质体、变基质镜质体和变团块镜质体(图2)。反射单偏光观察，变结构镜质体胞腔挤压变形强烈，胞腔内充填微粒体和黏土矿物，细胞壁结构清晰，旋转载物台反射光性由深灰变化至亮白色，显示较强的光性变化(图2(a)～(c))。变均质镜质体和变基质镜质体呈条带状互层，反射单偏光下旋转载物台观察，光性由浅灰色变化至灰白色，具有强烈的光学各向异性，且表面均一光滑的变均质镜质体和斑点状变基质镜质体清晰可辨(图2(d)～(e))；
交叉偏光观察，变均质镜质体光性强于同视域的变基质镜质体，条带状结构清晰(图2(f))。图2(g)～(i)显示，近椭圆状成群排列的变团块镜质体同样具有上述光性特征，旋转载物台光性变化强烈，不同的是环绕变团块镜质体边缘显示渗出沥青体亮边，交叉偏光观察渗出沥青体亮环边尤为明显。
图2 煤系石墨的变镜质体显微组分Fig.2 Meta-vitrinite in coal-based graphite samples
煤系石墨变镜质体显微组分显著的光学特征在于多色性和强光学各向异性，不同显微亚组分之间的光性差异明显。共碳化理论[38]常用来解释显微组分光学各向异性的形成，该理论认为有机质煤化作用过程生烃后一部分残留于原始母质，另一部分在基质边缘汇聚，由于共碳化作用在变基质镜质体表面形成亮斑点或者周边形成渗出沥青体亮边缘，其强烈光学各向异性特征是显微组分吸附活性富氢物质的外在显现。随演化程度提升，变镜质体成煤母质组成的多样性和差异抗分解能力逐渐显现，是多色性和强光学各向异性的根源所在[11]。TAYLOR[28]提出植物遗体凝胶化过程外源物质渗入和成煤原始物质分解导致的物质组成变化是显微组分光性变化的主要原因。应当指出，前述的变镜质体光学特征在无烟煤阶段已有显现，在其后演化过程中缓慢积累，至煤系石墨阶段光学各向异性显现程度达到较高水平。
惰质体成因的显微组分去矿物基体积占比1.03%～9.74%(表1)，以变丝质体为主，见少量变粗粒体和变真菌体(图3)。反射单偏光观察，变丝质体植物组织易于辨别，透镜体状产出的星弧状变丝质体受挤压破碎变形，表面光性不均一，旋转载物台光性变化微弱，显示弱光学各向异性(图3(a)～(c))。图3(d)显示变丝质体反射光性强于同视域变均质镜质体和变孢子体，但旋转载物台后光性弱于变均质镜质体和变孢子体(图3(e))，直观揭示了煤系石墨中变丝质体弱的光学各向异性特征。交叉偏光观察，变镜质体条带状植物组织清晰可辨，而变丝质体几乎全黑不可见(图3(f))。类似地，椭圆形变真菌体旋转载物台观察显示弱的光学各向异性或光学各向同性(图3(g),(h))，旋转载物台至某一角度时由于变均质镜质体光学各向异性导致2者光性近乎一致(图3(h))，交叉偏光观察变真菌体和变丝质体几乎全黑，而同视域变镜质体条带状组织结构清晰(图3(i))，可据此有效分辨2者。
注：Fs—变丝质体；
Fg—变真菌体；
Sp—变孢子体；
图(f),(i)拍摄条件为交叉偏光85°，其他图像为反射单偏光。图3 煤系石墨中的变惰质体显微组分Fig.3 Meta-interinite in coal-based graphite samples
与变镜质体强烈的光性变化不同，煤系石墨变惰质体显微组分未见多色性，显现出弱光学各向异性，基本保持光学“惰性”特征。究其原因：一是和惰质体富碳、富氧、高芳香度的化学结构组成有关；
二是惰质体具有非石墨化碳的物理结构，孔隙特征一定程度上限制了其结构发展；
三是可能与惰质体演化过程中以微孔为中心形成的“类壳结构”有关[11-12]。代世峰等[34]指出，无烟煤阶段之前惰质体最大反射率高于与之共伴生的镜质体最大反射率，之后低于镜质体最大反射率。上述观察表明，对煤系石墨变镜质体和变惰质体而言，除最大反射率外，应更多关注双反射率(最大和最小反射率之差)。惰质体的芳香结构在泥炭化阶段已高度缩合，作为泥炭化阶段丝炭化作用的产物，基本不经历类似镜质体或类脂体的生烃作用过程。随演化程度增大，惰质体不发生软化，保持以碳元素为主要成分的缩合结构，是其光学“惰性”的根本原因。
尽管高阶煤中变镜质体和变类脂体光性趋于一致，难以分辨[28]，根据形态在煤系石墨样品识别出变类脂体中形态保存完整的变孢子体、变角质体和变树脂体(图4)，去矿物基体积占比0～2.12%(表1)。图4(a)，(b)显示，扁环状或蠕虫状变孢子体尺寸超过50 μm，同一视域内椭圆形变树脂体和变镜质体共同存在，旋转载物台变孢子体和变树脂体光性变化强于变镜质体。反射单偏光下观察到具有原始细线状胞腔的变孢子体，旋转载物台90°反射光性由黑灰变至亮白色，多色性和光学各向异性极为强烈，光性变化远超过同视域的变镜质体(图4(c)，(d))；
旋转载物台45°变孢子体反射光性与同视域变镜质体难以分辨(图4(e))，但在交叉偏光下观察，变孢子体的形态特征明显且显示强烈光性(图4(f))，据此可与变镜质体分辨。图4(g)显示内部结构均匀致密的“锯齿状”变角质体和变丝质体，旋转载物台45°变角质体光性与变丝质体近乎一致(图4(h))，交叉偏光观察条带状变角质体光性极为强烈，而变丝质体近乎黑色(图4(i))，据此可清晰分辨2者。
注：Sp—变孢子体；
Re—变树脂体；
Cut—变角质体；
图(f),(i)拍摄条件为交叉偏光85°，其他图像为反射单偏光。图4 煤系石墨中变类脂体显微组分Fig.4 Meta-liptinite in coal-based graphite samples
在镜质体反射率<1.3%的低-中阶煤中，类脂体以深灰色和黑色低反射光性为特征，镜质体反射率超过1.3%时，类脂体与镜质体反射率接近[35]。中-高阶煤中，类脂体反射率超过镜质体，镜质体和类脂体反射率可能会超过惰质体[36]。煤系石墨中变类脂体反射光性和光学各向异性极为强烈，类脂体的氢含量高且脂肪物质较多[39]，生烃潜力大，是烃源岩中液态石油的主要来源。较高的氢含量有利于共碳化作用的发生，显微组分吸附活性富氢物质发生共碳化作用是类脂体光性强烈的主要原因。笔者前期考察超无烟煤中3类原有显微组分的反射光性发现，以变镜质体为参照，变类脂体演化速率和演化程度超前变镜质体，而变惰质体存在明显的演化滞后效应[17]，显微组分间不同的演化速率和演化程度是造就煤系石墨原有显微组分光性外在表现差异的根本原因。
上述观察表明，对煤系石墨的显微组分而言，由于多色性和光学各向异性不均一等原因，仅在反射单偏光观察可能会导致某些显微组分难以识别或得出不准确的结论，不能全面获取煤系石墨所有显微组分信息。反射单偏光辅助旋转载物台观察光性变化(双反射率)以及交叉偏光观察等方法可有效解决煤系石墨显微组分的识别和鉴定困难问题。
3.3 新生显微组分光性和产出特征
显微镜下观察，煤系石墨中产出有一系列轮廓清晰、形貌各异、产状多样、光学各向异性极强的新生显微组分，根据其产出状态，分为各向异性体和石墨微晶两大类(图5)，去矿物基体积占比0.68%～7.32%(表1)。煤系石墨中不同产状和形貌的新生显微组分分布不均，同一样品往往以某一产状为主，不同样品差异较大。
如图5(a)～(e)所示，各向异性体以典型的流动状结构为特征，无固定形态，呈透镜体或条带状依附于原有显微组分表面。单偏光下多色性明显，旋转载物台光性变化强烈，交叉偏光观察各向异性体呈亮白色，光学各向异性尤为明显。各向异性体的形态和产出特征表明其形成与原有显微组分存在明显的继承性，类似于焦炭中的流动状结构，刘兆福等[40]将煤中发育的各向异性体类比为焦炭显微结构加以描述。
石墨微晶的产状有微裂缝充填和胞腔充填两种，以前者数量最多。微裂缝充填状石墨微晶以薄膜状充填于裂隙内壁，尺寸受控于微裂缝的形态和大小(图5(f)，(g))，胞腔充填状石墨微晶受限于细胞腔体积，多为致密颗粒石墨微晶集合体(图5(h),(i))。较大微裂缝中见片状、针状和镶嵌状等结构石墨微晶，以簇状集合体产出(图6)。反射单偏光观察石墨微晶呈亮白色，光学各向异性强烈，交叉偏光仅局部显现光性特征，正交偏光加石膏试板紫红色背景下显现一级黄和二级蓝干涉色，且两种干涉色近垂直(图6(a)～(c))，与焦炭中的镶嵌结构类似。笔者根据干涉色等色区尺寸将微裂缝充填状石墨微晶分为镶嵌状(等色区线径小于10 μm)、区域状(等色区线径介于10～50 μm)和纤维状(等色区线径大于50 μm)3类[16]，本文煤系石墨样品以区域状石墨微晶数量最多且分布最广。同一干涉色等色区内石墨微晶排列方向近一致，不同等色区指示石墨微晶不同的排列方向[41]。片状和针状石墨微晶并非全部充填微裂缝，裂缝充填度低，相邻片状或针状石墨微晶之间含有较多孔隙(图6(a)～(g))。镶嵌状结构石墨微晶依附裂隙内壁生长，裂隙内部见小球体结构热解碳，反射单偏光下隐约可见明暗交替的鲁斯特十字光斑(图6(h))，正交偏光加石膏试板观察一级黄和二级蓝干涉色交替出现(图6(i))，具有明显的气相沉积成因。STACH等[42]在热变质煤中最早发现这种类型的石墨，并以“石墨状热解碳”和“气态石墨”描述。GOODARZI[43]对沥青热变质作用研究中同样以气相方式阐释不同类型热解碳的形成，陈义林等[44]以化学气相沉积解释了岩浆热变质煤中天然碳洋葱的成因。
扫描电镜观察，近平行堆叠的石墨微晶见清晰的鳞片层状结构，层间裂隙发育(图7(a))，局部放大后显示“块状”假象，实为鳞片石墨微晶横断面，表面类似刀砍纹纵向延伸，附着较多黏土矿物颗粒(图7(b))。平行石墨微晶层面方向见类似“磨圆”的近圆形和棱角分明的多边形，缓波状有序排列，与鳞片石墨六方片状形态不同[13]。近圆形石墨微晶尺寸相当，片状错位紧密堆叠排列，表面光滑平整(图7(d))；
多边形石墨微晶形态和尺寸不一，整体平行疏松堆叠，相邻微晶之间孔隙发育(图7(e))。微裂隙充填石墨微晶具有流动状形态和气孔构造，可见气泡膜状结构(图7(g))，是高温熔融后冷却结晶的典型标志[16]。局部放大后，见不规则簇状排列石墨微晶鳞片层状结构，断面边缘粗糙，表明其依附裂隙内壁向外生长(图7(h))。石墨微晶电子能谱显示，片层状石墨微晶以C元素为主体，未见H,N,S等元素(图7(c),(f),(i))，表明石墨微晶的无机属性，微量的O元素可能与石墨微晶结构边缘或缺陷中的含氧官能团有关[16]；
此外，石墨微晶上存在少量铝硅酸盐矿物(图7(b))，以富Si,Al元素为特征，为黏附在石墨微晶表面的黏土矿物。
图7 石墨微晶的扫描电镜图像和电子能谱图Fig.7 SEM image and electron spectrum of graphite microcrystals in coal-based graphite samples
3.4 石墨化组分形成路径
煤系石墨的显微组分特征观察表明，变镜质体和变类脂体等原有显微组分显示不同程度的光学各向异性、与原有显微组分存在明显继承性的流动状结构各向异性体以及微裂缝或胞腔充填状显示强烈光学各向异性的石墨微晶是显微组分趋石墨化的外在体现。光学各向异性的产生与成煤母质演化中的热活性密切相关，如类脂体中富氢和脂肪族组分，受热后易熔融软化或以挥发分的形式逸出[45-47]；
富氢镜质体同样具有较强的热活性[48]，镜质体通常被认为是热变煤焦化形成镶嵌结构的主要来源[49]。高分辨率透射电镜原位加热实验表明，微裂缝或显微组分边缘的表面应力有利于类石墨结构的有序排列[50]，此外，岩浆侵位压力是光学各向异性产生的重要外部原因[51]。
以煤中原有组分为主要碳质来源的趋石墨化显微组分通过3种路径形成(图8)：一是充填于原有显微组分(如变团块镜质体)颗粒边界的变渗出沥青体，笔者曾提出与沥青焦类似的形成方式[16]，可能与微观围限应力下的流固转化有关，是不同活性物质共碳化作用的结果，形成各向异性环边。二是高活性变类脂体(如变树脂体和变角质体)受热软化熔融冷却结晶形成的液相流动状各向异性体，与原有显微组分之间无固定界限，其流动状结构可能与中间相演化中不均衡压力有关[38]。周师庸[52]模拟煤加热过程的相态变化，认为各向异性体是显微组分活化热解重塑形成的中间过渡相物质，主要来源于原始显微组分的变类脂体及部分富氢变镜质体。三是煤系石墨中微裂缝充填产出的石墨微晶，直接证据为依附裂隙内壁生长的热解碳和其扫描电镜下的软化熔融特征。微裂缝充填状石墨微晶形成于开放空间的含碳气体气相沉积方式，热解碳的存在指示变质作用温度达500 ℃[42]，活性显微组分热解产生大量以甲烷为主的烃类气体提供碳源，微裂缝提供必要的转化空间，其形成方式与实验室化学气相沉积类似[44]。
图8 煤系石墨显微组分的石墨化路径Fig.8 Graphitization path of macerals in coal-based graphite
煤石墨化过程是有机碳向无机矿物石墨的转变过程，元素组成表现为碳元素的汇聚和非碳元素的消失，大分子化学结构表现为芳香条纹秩理化增强和结构缺陷的减少[21]。煤系石墨作为石墨的一种类型，石墨化组分中各向异性环边和流动状结构各向异性体显微镜下表现出强烈光性变化，显示碳的有机属性，煤系石墨中以有机显微组分为主的显微组成特点是煤与煤系石墨难以分辨的内在原因。然而，气相沉积成因的石墨微晶碳质来源于热解形成的烃类气体，光学显微镜下干涉色特征指示其有序排列的碳结构[41]，扫描电镜下鳞片层状结构与晶质石墨一致，且元素组成近乎纯碳，表明石墨微晶是无机碳石墨结构最可能的组分类型。
沉积有机质演化具不可逆性，是温度、压力和埋藏时间等共同作用的结果[28,42]。永安煤田煤层形成于中二叠世，煤系石墨与煤层作为同层异矿共存产出，矿层受围岩挤压变形强烈，呈不规则透镜状产出，且煤系石墨矿点周边均有岩浆侵入体出露，矿层开采过程中常见以石英和方解石为主的岩浆热液脉体。闽西南地区煤系石墨的形成和分布受岩浆-构造热活动的制约，以燕山期为主的大规模岩浆侵入活动和NE向政和—大埔断裂带及NW向永安—晋江断裂带提供了煤系石墨形成不可或缺的成矿构造-热环境[3]。岩浆-构造热活动产生的侵位压力宏观上造就了闽西南地区普遍发育的构造煤，形成独特的“红绸舞式”煤层流变，岩浆热力提供了煤变质所需的活化能，微观上促使煤中显微组分不同程度的趋石墨化，纳米级芳香条纹结构秩理化增强和微晶尺寸增加[17]。岩浆热与侵位压力的共同作用是该区煤系石墨形成的主要地质因素。
(1)煤系石墨显微组分发生不同程度石墨化，显微组成绝大部分保留煤中原有显微组分的形态和结构，以变镜质体为主，变惰质体次之，偶见变类脂体。反射单偏光旋转载物台结合交叉偏光观察组合可有效区分不同显微组分。
(2)煤系石墨新生显微组分包括各向异性体和石墨微晶。各向异性体以典型的流动状结构为特征，光学各向异性强；
石墨微晶有微裂缝充填和胞腔充填2种，形貌有片状、针状和镶嵌状，以簇状集合体产出，常见流动状结构和气泡膜状结构，元素组成以纯碳为主。正交偏光加石膏试板观察，石墨微晶呈一级黄和二级蓝干涉色，是显微镜下识别的直观特征。
(3)煤系石墨趋石墨化显微组分通过3种路径形成：一是充填于原有显微组分颗粒边界的渗出沥青体，其形成方式与沥青焦类似；
二是高活性类脂体受热软化熔融冷却结晶形成各向异性体；
三是以活性显微组分热解产生大量以甲烷为主的烃类气体气相沉积方式形成微裂缝充填和胞腔充填状石墨微晶。岩浆热与侵位压力的共同作用是闽西南煤系石墨形成的主要地质因素。
致谢感谢福建省煤田地质局陈泉霖总工程师和邓瑞锦高级工程师在样品采集方面提供的大力支持，感谢中国石油大学(北京)钟宁宁教授和罗情勇教授在反射率测试给予的无私帮助。
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