山西沁水煤田首阳山矿15#煤的稀土元素分布规律、赋存状态及其对成煤环境的指示

文章以沁水煤田长治首阳山矿15号煤为研究对象,运用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和X射线荧光光谱(XRF)等方法对煤中的稀土元素进行测试和分析。探讨了15号煤中稀土元素的富集机理、配分模式、赋存状态以及成煤环境等地球化学特征。结果表明:(1)研究区煤层中的稀土元素含量均值为49.28μg/g,整体含量较低;(2) 15~#煤(除SYS15-2外)和夹矸中稀土元素均为轻稀土富集型(LREY),并且夹矸中轻稀土富集更加明显;(3)稀土元素主要赋存在黏土矿物中;(4)成煤环境整体上以弱还原环境为主,稀土元素物质来源主要为陆源碎屑。     

准格尔煤田西南部煤层夹矸及顶底板稀土元素地球化学特征及地质意义

准格尔煤田含煤岩系高岭岩资源丰富,高铝矿物来源备受关注。采用高分辨率电感耦合等离子质谱等技术对石炭-二叠系太原组6号和山西组4号煤夹矸及顶底板中的稀土元素进行分析,并探讨了其物质来源。结果表明,6号煤夹矸及顶底板中稀土元素总量（ΣREY）均值为167.69μg/g,接近上地壳ΣREY值（168.4μg/g）;4号煤夹矸及顶底板中ΣREY均值为210.22μg/g,高于上地壳的ΣREY值。4号煤夹矸及顶底板中轻稀土含量均值与6号煤相当,中稀土和重稀土含量均值为6号煤两倍以上。6号煤夹矸及顶底板分层样中δCe为0.82～0.94,δEu为0.53～0.87;4号煤中δCe为0.88～0.98,δEu为0.74～0.97;均为Ce、Eu负异常。6号煤层夹矸及顶底板稀土元素主要来源于盆地北西侧阴山地区元古界花岗岩和北东侧下古生界沉积岩。4号煤层夹矸及顶底板稀土元素物源主要为盆地北侧阴山地区下古生界和元古界的沉积岩和火成岩系。     

太原西山矿区杜儿坪井田夹矸地球化学特征及其地质意义

为探明太原西山矿区杜儿坪井田夹矸的地球化学特征及其地质成因,用X射线衍射分析(XRD)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、氢化物-原子荧光光谱(HG-AFS)、发射光谱法(ES)等方法对杜儿坪井田2号、3号和8号煤层夹矸进行了矿物学和地球化学特征研究。结果发现2号、3号和8号煤层夹矸中矿物以高岭石、石英为主;与华北上地壳相比,杜儿坪夹矸中富集有害微量元素Cd、Se、Mo、Pb、Be、Cu、Th和U,山西组夹矸中有害元素含量大于太原组(除Mo、Pb和U);所有夹矸样品中Li、Ga的含量超过了工业品位,其工业利用价值值得关注;山西组夹矸稀土元素总含量高于太原组夹矸,所有夹矸稀土元素分配模式反映其与陆源碎屑关系密切;通过分析得到该区夹矸形成期间的陆源碎屑主要来自北部的花岗岩;太原组夹矸形成过程受海水影响;稀土元素与Al和Si等造岩矿物的聚类分析表明,夹矸中稀土元素主要赋存于高岭石等黏土矿物中。     

山西白额勘探区煤质特征分析

基于原始测试数据分析了山西白额勘探区石炭二叠纪各主要煤层煤质特征与成煤环境的关系。研究表明,区内主要可采煤层煤的显微组分均以镜质组为主,约占76％,惰质组约占19％。各煤层灰分产率总体为低-中灰煤,2、3号煤硫分属特低硫-中高硫,10号煤硫分为中高-高硫。成煤环境的水介质由咸水-半咸水-淡水,导致煤层原煤全硫及微量元素含量由下向上降低,同一煤层顶板附近煤中微量元素含量低于底板附近煤层。聚煤特征决定了煤中伴生元素的地球化学行为,使得区内煤中微量元素含量普遍较低,无明显伴生元素富集。     

贵州省金沙县禹漠整装勘查区煤质特征及其成煤环境意义

基于金沙县禹漠勘查区地质背景及区内勘查钻孔的煤质化验资料，对区内各煤层的煤质特征进行了系统整理分析，并分析了区内煤中硫分、灰分含量变化，通过对煤层灰分和硫分的成煤环境控制分析，确定其成煤沉积环境。结果表明：金沙县禹漠勘查区龙潭组各煤层均为无烟煤，变质程度高，其中4、7、9号煤层灰分、硫分含量普遍低于13、15号煤层；研究区各煤层硫分含量主要以硫化铁硫的形态存在，占比达76.91%，表明这些煤层中黄铁矿硫含量是导致煤层硫分含量较高的主要因素；通过对煤灰成分元素氧化物含量在纵向上变化规律反演的沉积环境与硫分、灰分分析的成煤环境一致，综合分析认为研究区13、15号煤层为泻湖相的泥炭沼泽成煤环境，总体受海水影响程度较大，古气候环境为潮湿，4、7、9号煤层为潮坪相的泥炭沼泽成煤环境，总体受海水影响程度较低，古气候环境为潮湿-半潮湿。     

贵州六枝、水城煤田晚二叠世煤的微量元素特征

通过对六枝和水城煤田 10个煤矿主要可采煤层的 45个煤样品的常量和微量元素系统研究 ,概括了这两个煤田煤中常量和微量元素的丰度和分布特征 ;阐述了煤中微量元素的亲合性。这两个煤田煤中的全硫含量在受海水影响的煤层中较高 (最高达 7.5 % ) ,而在非海水影响的煤层中较低 ( 0 .3% )。六枝煤田的全硫含量明显高于水城煤田。Ca-Mn-Ge的平均含量在六枝煤田较低 ,而在水城煤田相对较高。在这两个煤田和不同的煤层之间 ,煤中微量元素含量的变化较小。与世界烟煤中一般含量范围相比 ,这两个煤田的特征是 Mn,V,Cu,L i,Zr,Nb,Ta,Hf,T1,Th和 U的含量相对高。     

准格尔中部矿区侏罗系延安组4、5号煤的煤岩煤质特征

运用光学显微镜及显微光度计和煤质分析等技术方法,对准格尔中部矿区侏罗系中下统延安组4、5号煤层进行了研究。结果显示4号煤水分高(M_(ad)=14. 16%),灰分低(A_d=9. 19%),挥发分高(V_(daf)=36. 64%),变质程度低(R_(ran)=0. 37%),硫分中等(S_(t,d)=2. 22%),惰质组含量高(42. 9%); 5号煤水分高(M_(ad)=13. 02%),灰分低(A_d=6. 78%),挥发分高(V_(daf)=36. 87%),变质程度低(R_(ran)=0. 38%),硫分特低(S_(t,d)=0. 44%),惰质组含量高(47. 7%)。煤层垂向上镜质组与惰质组含量变化都很大,反映聚煤环境有时干燥,有时潮湿的反复变化过程。     

淄博煤田煤的稀土元素地球化学特征

应用电感耦合等离子体质谱法（ICP—MS）对淄博煤田煤（35个样品,其中12个顶底板样品及1个夹矸样品）的稀土元素进行测试,并测定了灰分及相关的伴生元素含量。全面分析了稀土元素、地球化学参数、空间分布规律及分布模式,探讨了淄博煤田石炭—二叠纪煤中稀土元素的特征及来源。研究表明:与国内外其他地区相比,淄博地区煤中稀土元素相对富集;太原组煤中的稀土元素高于山西组,在同一煤层中自顶部到底部呈现增高趋势,并在顶底板和夹矸中明显富集;Eu存在明显的负异常,而Ce值基本正常,表明成煤环境可能为浅海或封闭海域,不同煤层稀土元素分布模式基本一致,稀土元素与灰分正相关,与反映陆源的元素相关性较好,而与反映海相的元素相关性较差。     

梅河盆地梅河组含煤-油页岩岩系成矿特征分析

综合利用野外露头及岩芯观察,岩石矿物组合、有机地球化学和工业分析等资料,对梅河盆地梅河组上含煤段煤与油页岩成矿特征进行深入分析。研究表明,油页岩与煤相比,具有较低的挥发分及有机碳含量,较高的灰分。煤层顶板油页岩与煤层底板油页岩相比,具有较高的挥发分及有机碳含量,较低的灰分。油页岩有机质类型为Ⅰ-Ⅱ_2型,其中,煤层底板油页岩主要为Ⅰ型,煤层顶板油页岩主要为Ⅱ_1-Ⅱ_2型;煤的有机质类型主要为Ⅱ_2-Ⅲ型。梅河组上含煤段发育于盆地萎缩阶段,含煤、油页岩岩系主要发育于扇三角洲前缘-浅湖-沼泽沉积环境,煤与油页岩的成矿序列形成于与沼泽有密切成因联系的浅湖环境,主控因素为浅湖时期的湖平面或沼泽时期的潜水面。     

基于煤岩煤质特征的成煤环境分析——以鲁西汶宁煤田新驿煤矿为例

煤岩煤质是分析含煤岩系沉积环境的重要参数。以鲁西汶宁煤田新驿煤矿为例,采用煤岩学、地球化学和沉积学相结合的方法,通过采样、测试及相关分析手段,发现受到海水影响较弱的山西组煤层的宏观煤岩类型以半亮型-半暗型煤为主,微观煤岩类型以微三合煤为主;而受到海水影响较强的太原组煤层的宏观煤岩类型以半亮煤为主,微观煤岩类型以微镜煤占绝对优势。山西组煤层显微组分中的镜质体以基质镜质体为主,惰质组以火焚丝质体为主,壳质组分以小孢子体和树皮体为主;太原组煤层显微组分均以基质镜质体、均质镜质体为主,惰性组氧化丝质体为主,壳质组以小孢子体为主。煤质特征与成煤环境也表现很大差异性,受海水影响较小的山西组煤层具灰分产率高、挥发分低、全硫含量低等特点;而受海水影响较强的太原组煤层具灰分产率低、挥发分高、全硫含量高等特点。最后发现,全硫含量分布能够反映出海侵特征,即全硫含量分布高的部位代表着区内最初接受海侵地区。     

渭北煤田下峪口矿二叠纪煤中稀土元素地球化学研究

运用电感耦合等离子体质谱（ICP MS）对渭北煤田韩城下峪口矿二叠纪主采煤层及其顶底板中的稀土元素进行了测定。在此基础上,全面分析了稀土元素的含量特征和分布模式,探讨渭北煤田二叠纪煤中稀土元素的主要来源及赋存状态。结果表明：与华北和中国煤均值相比,本区煤层中稀土元素相对不富集,∑REY平均含量为87.70 μg/g;剖面上,2号煤中稀土含量稍高于3号煤,3号煤层中自上而下,稀土元素含量呈降低的趋势,在顶底板中出现富集。研究区煤层中轻稀土元素相对于重稀土元素明显富集,Ce呈微弱正异常,成煤沼泽受海水的影响程度较小。Eu明显负异常,且∑REY含量与CaO含量呈负相关关系,说明当时的成煤环境为酸性还原环境。煤层与其顶底板样品中稀土元素分布模式相似,成煤期间物质来源基本一致,陆源物质供应相对稳定。煤中稀土元素含量与灰分呈不太显著的正相关关系（R=0.216）,表明煤中稀土元素可能以无机态和有机吸附态共存。     

兖州矿区山西组 3煤层中微量元素的特征分析

通过对兖州矿区山西组3煤层21个样品中全硫、硫化物硫、有机硫和具有环境意义的微量元素Cu、Pb、Zn、As、U、Th含量的测试，分析了微量元素在研究区煤层垂直方向上的变化特征及主要形成原因，并发现煤层中所选的微量元素、硫化物琉及全硫在煤层顶、底或煤层夹矸样品中含量相对较高。微量元素与硫化物硫、全硫的相关系数表明，所研究的微量元素与硫化物硫和全硫有明显的正相关关系，而且研究区3煤层中全硫的含量取决于硫化物硫的含量。同时还研究了原煤中微量元素的含量与灰产率的关系，并将研究区微量元素同世界和中国同类煤中的微量元素的含量进行了比较。     

Composition and quality of coals in the Huaibei Coalfield, Anhui, China

The Huaibei Coalfield, Anhui Province, China, is one of the largest coalfields in China. The coals of Permian age are used mainly for power generation. Coal compositions and 47 trace elements of the No. 10 Coal of the Shanxi Formation, the No. 7, 5, and 4 Coals of the Lower Shihezi Formation, and the No. 3 Coal of the Upper Shihezi Formation from the Huaibei Coalfield were studied. The results indicate that the Huaibei coals have low ash, moisture, and sulfur contents, but high volatile matter and calorific value. The ash yield increases stratigraphically upwards, but the volatile matter and total sulfur contents show a slight decrease from the lower to upper seams. Magmatic intrusion into the No. 5 Coal resulted in high ash, volatile matter, and calorific value, but low moisture value in the coal. Among the studied 47 trace elements, Ba, Co, Cr, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Sb, Th, U, V, and Zn are of environmental concerns. Four elements Hg, Mo, Zn, and Sb are clearly enriched in the coals as compared with the upper continental crust.     

古交邢家社勘探区煤中镓的分布及其地质影响因素

依据煤炭资源勘探资料,探讨了山西古交矿区邢家社勘探区石炭-二叠系煤中镓的分布状况及其地质影响因素。结果显示:研究区煤中镓的加权平均质量分数为15.87×10-6,比全球平均值要高0.5~3倍;煤层层位降低,镓含量呈明显的递减趋势。同时,煤中镓含量与灰分产率、灰分组成、硫含量及煤层厚度之间也有明显的相关关系。这些特征表明,区内煤中镓的矿物载体主要为粘土矿物,水动力较强和还原性较弱的泥炭沼泽条件可能有利于镓在煤中富集,且成煤期地壳的稳定程度也可通过一定方式影响到煤中镓的富集。      

卧龙湖煤矿岩浆蚀变煤层中汞的分布与赋存特征

系统采集淮北卧龙湖煤矿岩浆蚀变煤层中岩浆岩、煤及顶底板岩石样品,测试分析了样品中汞、灰分、挥发分、水 分以及各形态硫的含量,探讨了岩浆蚀变煤层中汞的分布与赋存特征。结果表明：（1） 岩浆侵入导致煤中灰分升高,挥发 分降低,煤中硫主要以黄铁矿硫和有机硫存在;（2） 岩浆侵入导致煤中汞的富集,卧龙湖煤矿岩浆蚀变煤层中汞的平均含 量高达0.23×10-6,是华北石炭-二叠纪煤、中国煤以及美国煤中汞的平均含量的1.4 倍,1.2 倍和1.3 倍;（3） 煤中汞的含量 随离岩浆侵入体距离增大有逐渐降低的趋势,但在煤岩接触带附近,汞在岩浆侵入体上方和下方的煤中呈现不同的分布特 征;（4） 煤中的汞主要以无机结合态的形式存在,且大部分赋存在煤中的黄铁矿中,同时亦存在与有机硫结合的汞。岩浆 热液对煤层的侵入,导致煤质以及煤中汞的含量和赋存方式发生了显著变化。     

Geochemistry of Permian Coal and Its Combustion Residues in Huainan Coalfield, China

INTRODUCTIONMany environmental problems may arise during coal min-ing and utilization. Among these prob1ems, much attention hasbeen paid to S(), and NO. emission during coal combustion.But the environmental effects produced by hazardous elementsduring coal mining and utilization are also important and de-serve to be studied (Goodazi, 1995; Finkelman, 1993; Valk-ovic, l983). For example, when coal wastes are used for landreclamation, the harmful elements in them may pollute water,soil an…     

Geochemistry, mineralogy, and technological properties of the main Stephanian (Carboniferous) coal seams from the Puertollano Basin, Spain

This study is focused on the occurrence and distribution of mineral matter and major and trace elements in the high volatile bituminous coal from Puertollano (south-central Spain). The relationship between ash behaviour and inorganic composition, as well as the possible formation of fouling and slagging deposits in boilers during the conversion process, were investigated. The Puertollano coals do not exhibit plastic properties, despite their rank, probably because of their high ash and inertinite contents.The Puertollano coal has medium to low total S content (0.48% to 1.63% db, with a mean of 1.0% db) and is characterised by relatively high contents of Si, Pb, Sb, and Cs. Some elements such as As, Cd, Co, Cr, Cu, Ge, Li, Mn, Ni, W, and Zn are also present in relatively high contents. The enrichment in a number of heavy metals could be attributed to the common sulphide ores occurring near the Puertollano coal deposit.The following trace elements affinities are deduced: (a) sulphide affinity: As, Co, Cd, Cu, Ni, Sb, Tl, and Zn; (b) aluminum–silicate affinity: K, Ti, B, Co, Cr, Cs, Cu Ga, Hf, Li, Nb, Rb, Sn, Ta, Th, V, Zr, and LREE; (c) Carbonate affinity: Ca, Mg, Mn, and B; (d) organic affinity: B.The very high Si levels and the anomalous enrichment in Cs, Ge, Pb, Sb, and Zn shown by the Puertollano coals account for the high contents of these elements in the Puertollano fly ash when compared with the other Spanish coal fly ashes.The chemical composition of the high temperature ash (HTA) is consistent with the trend shown by the ash fusion temperatures (AFT) and also with the predictive indices related to slagging and fouling propensities. Thus, the ash fusion temperatures increase with high values of Al₂O₃ as well as with the decrease in Fe₂O₃, CaO, and MgO.     

Geochemical characteristics of REY,Li, Ga trace elements in the No. 9 coal seam of the Daheng mine,Ningwu coalfield,Shanxi Province,China

To understand the geochemical characteristics of the No.9 coal in the Daheng Mine of the Ningwu coalfield, the trace element analysis was conducted through X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The sedimentary environment was discussed according to the element geochemical parameters. The results show that Li, Ga, Hf, Zr, Nb, Th, and Ta are slightly enriched in the No. 9 coal of Daheng Mine. The average value of the rare earth elements and yttrium (∑REY) in coal here is 144.20 μg/g (excluding parting), which is higher than the average value of ∑REY in the world ’s coal and China ’s coal. The light rare earth elements (LREY) are enriched. The content of Eu was 0.12–2.10 μg/g with an average of 0.57 μg/g, and the Eu is obviously negatively abnormal. Most of the trace elements in the coal are positively correlated with the ash content, which shows that the occurrence of these trace elements is related to inorganic minerals. The results of sequential chemical extraction experiments show that rare earth elements mainly exist in coal in the form of aluminosilicate. The value of the Sr/Ba and the content of S reflect that the coal-forming environment was influenced by seawater. The values of V/Cr and Ni/Co reflect that the peat swamp is in an anaerobic environment and a strongly reducing environment during the coal-forming period.     

淮北煤田煤中镧系元素和钇的地球化学——“岩浆侵入对淮北花沟西煤中稀土元素分布的影响”的商榷

"岩浆侵入对淮北花沟西煤中稀土元素分布的影响"(高校地质学报,2013,19(4):671-676页)和"岩浆侵入对袁店二井煤矿72煤中稀土元素的影响"(煤炭工程,2014,46(5):119-122页)两文均表明"岩浆侵入致使煤中稀土元素含量增加,使煤中稀土元素发生了二次迁移与富集,且岩浆组分对煤中稀土元素的迁移富集具有一定程度的影响",而经重新整理原作者数据,并对其中镧系元素和钇(REY)的含量特征、上陆壳标准化分配模式的分析后,则得出完全不同的结论:淮北煤田煤中REY平均118mg/kg,天然焦中REY平均128mg/kg,侵入岩中REY平均326mg/kg;煤层侵入岩REY含量高于煤和天然焦,而煤和天然焦中REY含量无显著差别。煤层侵入岩上陆壳标准化的REY分配模式均显著富集LREY,且明显与煤和天然焦的REY分配模式不同,这表明岩浆侵入对煤中镧系元素和钇的影响甚微,且煤中的HREY较LREY和MREY富集。总结得出:对煤中稀土元素地球化学的研究须将钇元素一并分析,且将REY三分(LREY,MREY和HREY)便于更细致的对比;稀土元素分配模式标准化的参考应该尽量选择与煤近似的地质体(如北美页岩、上陆壳、中国煤等),不应均以球粒陨石为标准,方可更准确地解析稀土元素的来源及其在成煤及变质过程中的分异等。