励起紫外光の連続照射による同一のスポリナ イトのλmaxの径時変化
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.園田-・-蛍光波長スベクトル測定は1 0分以内に終えることが望ましいこと があきらかである。
今回の研究では、 反射率測定で用いた試料と同ーのもの使用した。
一つの石炭試料においては1 0個から2 0個のスポリナイトの蛍光 波長スペクトル測定をおこ ない、 それぞれのスポリナイトのλmax を
求め、 それらを平均してその試料のλmaxとしている。
3. 1. 6 石炭組織分析
石炭を、 顕微鏡下で落射光により観察した時に、 色調、 光沢、 形 態の異なる種々の部分が認識できる。 これらの各 部分は、 組織成分 (マセラル)とよばれ、 マセラル は、 岩石における造岩鉱物に対応 する呼称である。 石炭によってマセラル組成の差が生じるのは、 石 炭の原材料となった植物の部位の違いや、 泥炭化作用の段階での化 学的環境条件の差などを反映したもので、 マセラル組成は石炭の特 徴を決定する要素のーっとなっている。
石炭組織は、 1 C C P (1971)やStach et al. (1982)等によって、
3つ の マ セ ラ ノレ グ ル ー プ す なわちビ ト リ ナ イ ト グ ル ー プ (vitrinite group) 、 エグジナ イトグループ(Exnite Group 、
別名リプチナ イ ト グ ル ー プ ) 、 イナーチナ イ ト グ ル ー プ (Inertinite Group) に大別され、 各グループは更にいくつかの マセラルに細分されている。 今回の分析で用いた区分は第3. 1表に示 した。
ビトリナイトグループは、 主として植物の木質部に由来し、 他の 微細組織成分に比べてより均質であり、 鏡下では灰白色に見える。
ビトリナイトグノレープは、 褐炭(Brown Coal/Lignite)と亜れき青 炭以上の石炭(Hard Coal)とで用いられているマセラルの区分が 異なり、 今回の分析では、 亜れき青炭以上で用いられているマセラ ル区分を用いた。
1 CCP(1971)よる区分で、 ビトリナイトグループは、 テリナイ ト(Telinite) 、 コリナイト(Collinite) ビトロデトリナイト
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Sumnlarγ of n1acerals a 川d maceral types VJtrlnlte/Humlnlte Maceral G;oup
Hard CoaJ Brown CoaJ/L1gnite
V1tr1n1te Maceral Group Maceral
}luロjn1te Maceral G;oup Maceral Type 1-1ace r a 1 Type
Tel.1n1tel\"
Texto-ulm1nHe Eu-ulm1nite Telocollinite六 Telogel1n1te Collinite
Eugelinlte Levige11nite Gelocollin1te'"
Porigel.1nite Desmocol11nite六 Detrogellnite Lev1gelin1te Degrad1nite*
V1trodetrjn1te*
Collin1te Corpocol11n.1te六
PhJobaph1nite
Pseudo-phlobaph.1nite Pseudov.1trin1te六
Ex.1n1te(Lipt1nite) lnert1nlte
ト1aceral Group Maceral Group
Sporin1tel\" Micr.1n1te六
Cutin1te* Selllitus1nite六
Res.1nite* 門acrinHe六
Suberi n i t e* Inertodetr1nite六
Algin1te* Fusin1te*
L1ptodetrinite* Sclerotlnlte六
1\" Components tor maceral and lllaceral tγpぞ rtnalys1s
M aceral Maceral Su�group
Text.1nHe
Ullllinite HUlilote11nite
Gelinite HUlilocollinite
Densin1te
Attr.1nite HUl:lodetrinite Corpohum1n1te Hucocoll.1n1te
第3. 1表 石炭・褐炭のマセラノレ ・ マセラルタイ_0
今回の分析はすべてHard Coalの分類に基づ、いた。
(石炭技研岡田氏作成)
園田Fーーー
(Vitrodetrinite)の各マセラルに分けられ、 コリナイトはさら にテ ロ コ リ ナ イ ト ( Te10c011inite) 、 ゲ ロ コ リ ナ イ ト (Ge10c011inite)、 コルポコリナイト(Corpoco11inite)、 デ スモコリナイト(Desmoco11inite)の各マセラルタイプ に区分さ れている。 この他に、 シュウドビトリナイト(Pseudovitrinite)
が ビトリナイトグループのマセラルタイプとして認められている。
イナーチナイトグループは、 鏡下 では 他のマセラルグループ より 明るく見える。 1 C C P (1971)よる区分 で、 イナーチナイトグルー プは 、 フジ ナ イ ト ( Fusinite) 、 セミ フジ ナ イ ト ( Semi
fusinite)、 マクリナイト(Macronite)、 イナートデトリナイト (Inertodetrinite) 、 スクレロチナイト(Sc1erotinite) ミ
クリナイト(Micrinite)の各マセラルに区分される。
エク ジナイトグループは、 I CCP(1971)よる区分では、 クチナ イト ( Cutinite) 、 レジ ナ イ ト (Resinite) 、 ス ポリ ナ イ ト (Sporinite) 、 シューベリナイト(Suberinite)、 アルジナイト (A1ginite)、 リプトデトリナイト(Liptodetrinite)に区分され る。 今回の分析では出現しないアルジナイト、 リプトデトリナイト は分析から省略した。 他のマセラルに対し 、 エグ ジナイトグループ
が鏡下での最も暗く、 紫外線励起光により蛍光を 最も強く発する。
これ ら の マ セ ラ ルは 、 1 C C P (Internationa1 Committee
for Coa1 Petro10gy)に よって国際的に認められているマセラノレ であるが、 我が国の]IS では この他に、 デグラディナイトを マセラル として認め ている。 デグラディナイトは、 ピトリナイトの起源であ る植物の木質部が微細に崩壊したマセラノレとしてビトリナイトグ ループ に属させているが、 国際的には単独マセラルとして認知され ておらず、 ビト ロデトリナイトとし見られていることが多いと思わ れ る。 しか し、 我が 国の石炭に多く見られるデグラディナイトは、
2ミクロン程度以下の暗灰色の基質をなし、 紫外線励起光をによっ て蛍光を発するものである。
これら のマセラルの同定は、 Stach et a1(1982)やBustin et
a1. (1983)のテキストブックとの比較等によっておこなった。 分析 は、 反射率測定と同じ研磨試料を用い 、 ポイントカウンターを用い て500� 1000程度 のポイントで そのポイントのマセ ラ ルを同 定 し、
その百分率を以てその石炭試料のマセラル組成とした。
3. 1. 7 バイオマーカー分析
バイオマーカの分析は、 主に坂田ほか(1987)の方法に従って行 なった。 すなわち石炭試料は6 0メッシュ以下に粉砕した後、 2'"'-'
3グラムに縮分して抽出 用とした。 抽出に用いた溶媒はベンゼン ・ メタノー ル(6 : 4)で、 ソックスレー を用い て7 2時関連続抽出 を 行った。 抽出物は濃縮後、 シリカゲルカラム を用い た液体クロマト カラム法により、 飽和炭化水素(SAT)， アルキルベンゼン(AB) ， 多
環芳香族炭化水素(p A H)に3分画した。 今回のバイオマーカ分析で は、 飽和炭化水素(SA T)分画に含ま れてい るス テラン(sterane)お よびトリテルぺン(triterpane)の同定および定量をGC/MSを用 いておこなった。
GC/MS分析は、 Hewlwtte-Packard社の5890 A+5970B型ガス クロマトグラム 質量分析計 を使用しておこなった。 使用したキヤピ ラリーカラム は、 HP社のu P - 1 (0. 20 mm i. d. x 25m、 液相は化 学結合型メチノレシリコン、 膜厚O. 33μm)で、 試料(SAT分画)をス プリット法により注入口(3000C)よりカラム中に注入し、 あらかじ め定められた昇温プログラムによってガスクロマトグラフグラム
(G C) の昇温をおこなった。 今回用い た昇温プログラム は、 150C /minの昇温速度で500C� 2300Cまで昇温させた後、 20C/minの昇温 速度で23 0 oC � 3 0 OOCまで昇温をおこなう ように設定した昇温プログ ラムである。 ガスクロマトグラムで分離された各成分は、 キャピラ リーダイレクトインターフェイス(3000C)を通じて質量分析計に導 かれ、 電子衝撃法 (イオン化電圧7 0 eV)でイオン化される。 イオ ン化された各フラグメントは、 S 1 M (選択イオンモニター)法に より、 同質量のフラグメントのマスクロマトグラフグラム としてス
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ベクトル的に分離される。 マスフラグメントのデータ処理はすべて 付属するコンピュータによっておこなわれる。
ステランの分析においては、 そのベースピークとなる質量数2 1 7のマスクロマトグラムで、 またトリテルパンではそのベースピー クである質量数191のマスクロマトグラムで各化合物の同定およ び定量をおこなった。 同定は、 これまで報告されているSeifert &
Mo1dowan (1978)， Hoffmann et a1. (1984)等の文献との比較、 お よび坂田他(1987)で報告されたデータのもととなった生の分析デー
タ上で、 リテンションタイム等を対比に基づいて行なった。
3.2 分析試料について
本研究で分析に供した石炭試料は、 日本国内および中国大陸にお いて直接自分自身で採取した石炭試料がほとんどである。
試料の採取は、 九州の諸炭田では三池炭田三池炭鉱、 高島炭田高 島炭鉱、 崎戸 ・ 松島炭田池島炭鉱の各炭鉱においておこなった。 北 海道においては、 石狩炭田の芦別炭鉱、 赤平炭鉱、 幌内炭鉱、 奔別 炭鉱、 南大夕張炭鉱の各炭鉱で、 石炭試料を採取した。 命11路炭田で は、 雄別炭鉱及び太平洋炭鉱で採取した。
中国での石炭試料は、 撫JI慎炭田の西露天鉱、 老虎台鉱、 龍鳳鉱、
梅河口炭田の第一坑および阜新炭田の海州露天鉱から採取した。
3. 2. 1 九州の石炭試料
三池炭鉱からは、 上部始新統の万田層群に属する勝立層中に発達 する第2上層炭(厚さ272cm)より、 約20cmの間隔で10個の試料を 採取した。 この石炭試料に対し、 工業分析、 元素分析、 ビトリナイ ト反射率測定、 スポリナイト蛍光測定、 石炭組織分析を行なった。
高島炭鉱では、 中部始新統の高島層群に属する端島層中の厚さ 190cmの磐砥層より、 5cmずつに分けて試料の採取を行った。 得られ
た38個の連続柱状石炭試料について、 石炭組織分析を行ない、 その うちから組織成分が適当にばらつくように11個の試料を選びだし、
工業分析、 元素分析、 ビトリナイト反射率分析、 スポリナイト蛍光 瀬測定をおこなった。
池島炭鉱では、 下部漸新統の松島層群に属する崎戸層中に挟在す るの厚さ160cmの18尺層より、 5cmずつの間隔で32個の連続柱状試料 を採取し、 石炭組織分析を行なった。 高島炭鉱の場合と同様に、 石 炭組織成分が適当にばらつくようにして11個の試料を選択し、 工業 分析、 元素分析、 ビトリナイト反射率分析、 スポリナイト蛍光測定 用の試料とした。
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3.2.2. 北海道の炭田での石炭試料
芦別炭鉱では、 中部始新統石狩層群中の芦別層より露天鉱に表れ ている炭層である3番層および4番下層から各1試料合計2個の試 料を採取し、 工業分析、 元素分析、 ピトリナイト反射率測定および バイオマーカ一分析を行なった。 芦別層の炭層は、 芦別炭鉱の主要 爽炭層である美唄層の石炭に比べ、 石炭の石炭化度つまり熟成度は かなり低い。
赤平炭鉱では、 下部から中部始新統にあたる石狩層群中の美唄層 中に挟在する8番層から6個、 1 1番層から5個の石炭試料を採取 し、 工業分析、 元素分析を行なった。 その結果に基づいて炭質の異 なる二つの試料を選び、 ビトリナイト反射率測定およびバイオマー カ一分析を行なった。
奔別炭鉱からは、 中部始新統石狩層群幾春別層中の炭層より平均 試料を採取した。 採取された試料に対し工業分析、 元素分析、 ビト リナイト反射率測定およびバイオマーカ一分析をおこなった
幌内炭鉱では、 中部始新統の石狩層群に属する幾春別層中の1番 層(厚さ118cm)より、 5cmの間隔で23個の試料を採取した。 本論文 では言及していないコークス化性試験方法での一つである、 ギーセ ラプラストメータを用いた石炭の流動性試験をおこない、 その結果 に基づき、 炭質の異なる7個の試料を選び、 工業分析、 元素分析、
ビトリナイト反射率測定、 スポリナイト蛍光測定、 石炭組織分析を 行なった。 さらに最も炭質の差が大きい2個の試料について、 バイ
オマーカ一分析を行った。
南大夕張炭鉱からは、 中部始新統石狩層群の夕張層中に挟在する 本層から1 0個の試料を採取し、 ビトリナイト反射率測定を行なっ た。 さらに、 オートギーセラープラストメーターによる試験の結果 に基づいて、 炭質の異なる2個の試料を選び出し、 工業分析、 元素 分析、 ビトリナイト反射率測定、 バイオマーカ一分析をおこなった。
雄別炭鉱では、 上部始新統浦幌層群中の雄別層に挟在する厚さ6m の炭層である本層が、 問に2mの合盤をはさみ上層と本層とに分かれ