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第1章 绪论1

1.1煤中氮元素的研究现状1

1.1.1煤中有机氮含量的研究1

1.1.2煤中有机氮形态的研究2

1.1.3煤中有机氮同位素组成的研究2

1.2煤层气中氮气的研究3

1.2.1煤层气中N2含量的研究3

1.2.2煤层气中N2同位素组成的研究3

1.3含铵黏土矿物的研究4

1.4本书主要内容5

1.4.1有机氮的研究5

1.4.2含铵黏土矿物研究5

1.4.3煤层气中氮气的研究6

1.4.4煤中氮元素成岩转化机理研究6

第2章 研究区地质概况7

2.1山西沁水煤田地质概况7

2.1.1北部阳泉地区8

2.1.2南部晋城-长治地区11

2.2太行山东麓煤田地质概况15

2.2.1邯峰矿区15

2.2.2安鹤矿区19

2.3京西煤田地质概况22

2.3.1含煤地层22

2.3.2地质构造24

2.3.3岩浆活动24

2.3.4煤层及煤质特征24

2.3.5沉积环境26

2.4黑龙江东部煤田地质概况26

2.4.1含煤地层26

2.4.2地质构造27

2.4.3岩浆活动28

2.4.4煤层及煤质28

2.4.5沉积环境28

第3章 煤中有机氮研究29

3.1研究方法29

3.1.1半微量凯氏定氮法29

3.1.2X光电子能谱分析（XPS）32

3.1.3湿氧化法测样品中氮同位素35

3.2煤中有机氮含量36

3.2.1煤化作用对煤中有机氮含量的影响38

3.2.2成煤时代对煤中有机氮含量的影响39

3.3煤中有机氮形态42

3.3.1煤中有机氮XPS分析43

3.3.2煤化作用对煤中有机氮形态的影响44

3.4煤中有机氮同位素组成52

3.4.1煤化作用对煤中有机氮同位素组成的影响54

3.4.2成煤时代对煤中有机氮同位素组成的影响55

第4章 煤的热解实验58

4.1研究方法58

4.1.1热重分析法（TG）58

4.1.2气相红外光谱法（IR）58

4.1.3气相质谱法（MS）61

4.1.4热重-红外-质谱联用分析61

4.2实验分析62

4.2.1样品选取、制备62

4.2.2热重分析63

4.2.3质谱分析64

4.2.4红外光谱分析72

4.3煤中有机氮的释放机理76

第5章 含铵黏土矿物研究78

5.1研究方法78

5.1.1X射线衍射分析（XRD）78

5.1.2傅里叶红外光谱分析（IR）81

5.1.3热重-差示扫描量热-气相红外光谱同步分析（TG-DSC-IR）81

5.1.4扫描电镜＋能谱分析（SEM＋EDX）82

5.1.5拉曼光谱分析83

5.2铵伊利石矿物学研究85

5.2.1X射线衍射分析86

5.2.2红外光谱分析105

5.2.3热重-差示扫描量热-红外光谱同步分析106

5.2.4扫描电镜＋能谱分析107

5.2.5拉曼光谱分析109

5.2.6NH4＋/（NH4＋＋K＋）112

5.2.7NH4＋来源115

5.2.8铵伊利石成因115

5.3其他类型黏土矿物120

5.3.1铵伊利石/蒙皂石间层矿物120

5.3.2高岭石128

5.3.3累托石128

5.3.4钠云母131

5.3.5珍珠云母134

5.3.6绿泥石、绿/蒙间层以及柯绿泥石136

第6章 华北地区煤层黏土岩夹矸地球化学研究137

6.1研究方法137

6.1.1X射线荧光分析（XRF）137

6.1.2电感耦合等离子质谱分析（ICP-MS）139

6.2常量元素含量反赋存特征142

6.2.1常量元素含量145

6.2.2常量元素赋存特征148

6.3微量元素含量及赋存特征151

第7章 含铵黏土矿物组合与沉积环境171

7.1盐度计算方法171

7.1.1B元素法171

7.1.2B/Ga法172

7.2含铵黏土矿物组合类型172

7.3不同沉积环境中的黏土矿物组合179

第8章 含铵黏土矿物矸石风化实验与氮污染184

8.1实验方法184

8.1.1含铵矸石静态淋滤实验184

8.1.2含铵矸石动态淋滤实验185

8.1.3铵伊利石中NH4＋可交换性实验188

8.1.4铵伊利石热稳定性实验188

8.2实验结果分析189

8.2.1静态淋滤实验结果分析189

8.2.2动态淋滤实验结果分析193

8.2.3铵伊利石中NH4＋可交换性实验198

8.2.4铵伊利石热稳定性实验结果分析201

8.2.5煤矸石堆周围水体及土壤中的氮实例分析206

第9章 煤层气中氮的研究208

9.1研究方法208

9.1.1采样方法208

9.1.2气相色谱分析209

9.1.3气相色谱-同位素质谱联用分析210

9.2煤层气中氮气浓度211

9.3煤层气中氮同位素组成218

9.4煤层气中氮气产生影响因素224

第10章 煤层中的氮成岩转化机理研究225

10.1有机氮与含铵黏土矿物成因联系225

10.2有机氮与氮气成因联系228

10.3含铵黏土矿物与氮气成因联系228

10.4含煤地层中氮的成岩转化229

10.4.1有机氮229

10.4.2煤层气中氮气229

10.4.3含铵黏土矿物229

第11章 含铵矿物研究的地质及环境意义231

11.1含铵矿物与全球氮循环231

11.1.1含铵矿物中氮的来源231

11.1.2铵云母与变质作用232

11.1.3含氮矿物与地幔233

11.1.4水铵长石与岩浆作用233

11.1.5表生成岩作用234

11.2含铵黏土矿物对石油生成及其运移的示踪意义235

11.2.1石油的生成235

11.2.2石油的运移236

11.3含铵矿物与地质温度计237

11.3.1铵伊利石地质温度计237

11.3.2铵云母地质温度计239

11.4含铵黏土矿物作为煤层气示踪剂239

11.5含铵矿物对成矿作用的示踪240

11.6大气中的铵盐242

11.7含铵矿物与土壤243

11.8含铵黏土矿物与水污染244

参考文献246

图版255