鄂尔多斯盆地晚古生代煤中铀和钍的含量与逐级化学提取

运用仪器中子活化分析(INAA)、高分辨率电离耦合等离子体质谱(HR ICP-MS)和逐级化学提取(SCEP)对鄂尔多斯盆地晚古生代煤、顶板、底板、夹矸和黄铁矿结核中U和Th含量及其分布规律进行了研究．发现鄂尔多斯盆地晚古生代煤中没有明显富集U和Th．煤中的U主要赋存于硅铝化合物和有机质结合态中，Th主要赋存在硅铝化合物结合态中．煤层顶板中的U和Th主要分布在硅铝化合物结合态中，并且顶板中的有机质对U的赋存状态起重要作用．无论是煤层或顶、底板，U和Th以可溶态、离子交换态、硫化物和碳酸盐结合态存在的很少．山西组中的煤层顶、底板和太原组黄铁矿结核中的Th/U值大于4．8，相对富集Th；而山西组煤层和夹矸、太原组顶、底板、夹矸和煤层的Th/U小于4．8，相对富集U．     

宁武煤田煤中稀土元素地球化学特征研究

煤中稀土元素对于指示物源、反映沉积环境等具有重要的研究意义,且煤中稀土元素具有工业利用的潜力。为判断宁武煤田煤中稀土元素富集程度,运用电感耦合等离子质谱对宁武煤田晚古生代煤中稀土元素含量进行测定,结合X射线荧光光谱、X射线衍射、Tessier五态法逐级化学提取的测定结果,对煤中稀土元素的分布模式、物质来源、赋存状态等进行了探讨。研究表明:宁武煤田煤中稀土元素总体轻度富集,呈北高南低的分布特征。各煤层中稀土元素铕(Eu)均表现为明显负异常,表明其陆源碎屑补给的物源背景;利用La/Yb-∑REE图解分析沉积物源,主要以沉积岩和花岗岩为主,物源可能来自北部的阴山古陆。整体轻重稀土分馏不明显,但总体表现为海水影响减弱,分馏程度降低。煤中稀土元素含量与灰分及Al、Si、Fe、Mn等元素呈正相关,表明陆源碎屑是稀土元素的主要来源;逐级化学提取实验结果表明,煤中稀土元素赋存状态以硅铝酸盐结合态(74%)和有机结合态(18%)为主;由于还原性条件利于稀土元素富集,太原组煤中稀土元素的富集也与黄铁矿有关。     

大同煤田8号原煤及风化煤中常量元素和稀土元素地球化学特征

运用电感耦合等离子质谱、XRD、XRF等技术手段测试了大同煤田太原组8号原煤及风化煤中常量元素和稀土元素含量,分析了常量元素和稀土元素在原煤及风化煤中的地球化学特性、赋存特征和指相意义。结果表明,太原组8号煤风化后,Fe2O3受后生黄铁矿影响含量明显增高;煤层风化过程中释放的部分Si离子以及大量不稳定物质的流失造成SiO2含量相对增大;Ca,Mg离子则被迁移至夹矸和顶底板中导致含量明显降低;除个别分层中出现明显镧系收缩效应,稀土元素含量明显增高;稀土元素赋存状态由碳酸盐及有机结合态转为铝硅酸盐矿物结合态、水合磷酸盐结合态和硫化物结合态,重稀土在煤层风化前后始终表现出与碳酸盐矿物的强烈亲和性;稀土元素与铝硅酸盐矿物的相关性可能与矿物的种类有关;常量元素灰成分参数和铈异常参数值在煤层风化后对原始沉积环境的指相意义不再明确;铕异常参数值不易受风化作用影响,仍可反映煤层的原始沉积环境。     

豫西晚二叠世煤中稀土元素地球化学特征及指示意义

随着稀土金属在医疗、新材料等高科技领域的广泛应用，其战略地位不断提升。为了探究豫西晚二叠世煤中稀土元素的富集程度、赋存状态以及沉积环境，以河南西部慧祥矿区二1煤的20个煤分层样品为主要研究对象，运用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)、X射线荧光光谱(XRF)的方法对研究区煤分层样品中稀土元素与常量元素进行测试，探讨了研究区煤中稀土元素的含量特征和富集程度；利用相关性分析和特征参数对样品中稀土元素的赋存状态以及沉积环境进行探讨。结果表明：慧祥矿区二1煤中，稀土元素的质量浓度为35.29～133.61μg/g，平均浓度为79.14μg/g，略高于世界煤中稀土元素的平均浓度，但明显低于中国煤中稀土元素的平均浓度，稀土元素含量偏低，且以轻稀土富集为主；慧祥矿区二1煤中稀土元素与灰分(Ad)以及SiO₂、Al₂O₃等主要氧化物呈现明显的正相关，表明稀土元素主要赋存于黏土矿物中；研究区样品中Ce元素和Eu元素负异常，(Gd/Gd)N^*的轻微正异常，说明研究区主要受陆源的影响，成煤环境为弱酸性的还原环境。     

鄂尔多斯盆地东缘隰县地区煤层顶底板元素地球化学特征

系统地采集了鄂尔多斯盆地东缘隰县地区晚古生代太原组和山西组煤层顶底板的岩芯样品,通过高分辨率电感耦合等离子质谱等技术分析其常微量元素,探讨煤层顶底板形成时的环境特征。研究表明,研究区煤层顶底板以高SiO_2,Al_3O_2含量和稀土元素富集为特点,为海陆过渡相沉积;氧化敏感度指标Ni/Co,V/Cr,U/Th多处于氧化条件范围内。就层组而言,山西组沉积环境与太原组沉积环境具有一定的差异性,这体现在太原组元素变化范围较大,变化较复杂,与其沉积环境较为动荡相符。稀土元素表现为轻稀土相对富集的右倾模式,铕负异常明显。通过在(La/Yb)N-ΣREY图上投点发现,物源多以混合岩为主,山西组煤层顶底板物源种类简单,主要为花岗岩、花岗岩和碱性玄武岩的混合岩,而太原组物源丰富,包括钙质泥岩,花岗岩与碱性玄武岩的混合岩,大陆拉斑玄武岩与沉积岩的混合岩、碱性玄武岩、沉积岩和花岗岩的混合岩。研究认为山西组和太原组物源上具有一定的继承性,物源区均为北部的阴山古陆。但是源岩存在一定的区别,山西组源岩为元古界花岗岩与碱性玄武岩;太原组源岩为元古界复杂变沉积-火山岩系。     

古交地区上古生界聚煤环境及其对煤层气富集的影响

上古生界是沁水盆地煤层气勘探的重点层系,本次研究从古交探区山西组和太原组主力煤层聚煤环境的角度出发,分析聚煤环境对煤层气富集的影响。研究表明:古交地区山西组成煤环境为三角洲平原河间洼地、沼泽微相,太原组成煤环境为潮坪和沿岸沼泽微相;有利的顶板—煤层—底板组合有利于煤层气的生成和富集,山西组沼泽—沼泽—天然堤组合和太原组泥坪—沼泽—泥坪的沉积组合是形成煤层气藏的优势沉积相组合。聚煤环境直接控制了煤层分布、厚度及煤质,从而影响煤层气的含气性,煤层厚度越大、有机显微组分越高、灰分含量越低有利于煤层气的富集和保存。     

大屯矿区太原组煤中稀土元素的赋存特征

运用电感耦合等离子质谱（ICP—MS）和常规的煤岩、煤质分析测试技术，对徐州大屯矿区太原组的腐植煤、腐泥煤、黄铁矿结核、硅质夹矸等样品中稀土元素的分布及赋存特征进行了研究。揭示了煤中稀土元素的含量随着矿物含量、特别是黏土矿物含量的变化而显著变化的特征。     

铜川矿区韩古庄-演池勘探区含煤岩系中镓分布特征

为了评价韩古庄-演池煤田勘探区含煤岩系中镓的资源潜力,统计了该勘探区的煤田地质资料与试验结果数据,对该勘探区石炭-二叠纪含煤岩系中镓的分布特征、影响因素及地质成因进行了分析。结果表明:该勘探区煤层、顶底板及夹矸中的镓富集明显,下部煤层及顶底板、夹矸中镓含量的加权平均值均超过了镓的边界品位,镓含量在垂向上随着煤层层位的降低而递增,且同一煤层底板中镓的含量较顶板和煤中高,平面上东部较西北部高。太原组底部的铝土质泥岩为镓的主要物质来源,石炭-二叠纪期间的成煤环境决定了镓的富集,构造运动为镓的富集创造了有利的沉积环境条件。     

内蒙古阿刀亥矿晚古生代煤的微量元素和稀土元素 地球化学特征

利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、X射线荧光光谱(XRF)、工业分析等方法对内蒙古阿刀亥矿煤的微量元素和稀土元素地球化学特征进行了研究,并根据某些微量元素的含量及比值探讨了研究区的成煤环境。研究发现,与中国上陆壳相比阿刀亥矿煤中比较富集Cl,Sc,Ge,Se,Zr,Mo,Cd,In,Sb,Te,Hf,Hg,Pb,Bi和REE。稀土元素分布模式表明LREE明显富集,HREE相对亏损,Eu负异常明显,且轻稀土元素之间的分馏程度较高,重稀土元素之间的分馏程度较低,稀土元素可能主要赋存于黏土矿物中。δEu,Sr/Ba,V/（V+Ni）,V/Ni,Ni/Co值及S的含量总体上反映出阿刀亥矿泥炭的沉积环境为内陆淡水还原环境,间或受到海水的影响。     

煤及燃煤产物中稀土元素的分布赋存特征研究进展

稀土元素因其特殊的性质被广泛用于永磁、冶金、储氢材料等领域,消费量逐年递增。我国是稀土元素储量大国,至2020年我国稀土元素矿产量在世界占比逐年下降,近几年有所回升,但仍需要寻找和开发其他可作为稀土元素供应源的材料。煤作为一种有机矿产,形成过程中可富集稀土元素。深入认识煤中稀土元素含量及赋存状态对后续研究其燃烧产物中稀土元素赋存和提取回收具有重要意义。国内外学者分时代、地区、煤级研究煤中稀土元素含量,对煤及其燃烧产物中的稀土元素赋存状态研究进行总结,并初步认识到我国煤及其燃烧产物中的稀土元素分布赋存特征。目前研究表明,中国煤中的平均稀土元素含量是世界煤中的平均稀土元素含量的两倍;晚二叠世时期煤中稀土元素相对富集;煤中稀土元素主要以硅酸盐态存在。稀土元素性质稳定,经过燃烧后可在燃煤产物中明显富集,主要富集在非磁性的细飞灰颗粒中。对于煤中稀土元素含量的统计应综合考虑样品来源矿区的覆盖率、样品处理方式、微量元素测试方式等因素,以提高统计数据的代表性和准确性。综合直接观测、表征测试方法、逐级化学提取法及数理统计方法以推测得到较为可靠的赋存状态。我国煤炭消费量可观,能源供应以火力发电为主,燃煤产...     

大同煤田煤系高岭岩赋存特征和成矿机理研究

大同煤田含煤地层中富含具有工业价值的高岭岩资源,为了确定这些煤系高岭岩的赋存特征和成矿机理,本文以大同煤田晚古生代太原组的高岭岩矿床为研究对象,采用野外地质调查、室内显微镜鉴定、XRD分析和地球化学分析等研究方法,对煤系高岭岩的赋存层位、结构组成、岩石类型及成因进行研究。结果表明:研究区高岭岩主要赋存在9号煤底板、8号煤底板、3-5号煤底板、3-5号煤夹矸和2号煤底-3号煤顶层间5个层位;岩石主要矿物成分为高岭石(含量60 % ~90 %),其次为石英,以及少量的长石、云母、菱铁矿、硬水铝石、锐钛矿等;高岭岩结构组分可划分为颗粒、高岭石晶粒、矿物碎屑和基质,岩石类型包括晶粒状高岭岩、隐晶质高岭岩、团块状高岭岩和砂质高岭岩;煤系高岭岩的成因主要为陆源搬运沉积形成和火山灰蚀变形成两种。     

沁水盆地煤系地层页岩储层评价及其影响因素

以沁水盆地中部及南部的煤系地层的泥页岩取芯为研究对象,重点剖析了石炭系太原组及二叠系山西组两套主力产气层位,分别从烃源岩、岩石学性质、储层物性及其影响因素等方面进行分析。研究表明,沁水盆地泥页岩样品生烃潜力较好,样品总有机碳含量在厚层泥岩发育段具有较高值,有机质成熟度指标Ro在1.33%~2.17%,已达到生气窗,有机质显微组分以腐泥组为主,有机质类型均为I型干酪根;全岩分析表明,泥页岩样品脆性矿物含量较高,多数在40%以上;黏土矿物主要以伊/蒙混层矿物及高岭石为主,绿泥石及伊利石含量次之;经扫描电镜观察,泥页岩中矿物溶孔、粒间孔及微裂隙较为发育;孔隙度分布于0.7%~3.8%,略低于北美页岩,渗透率在0.002 8×10-15~0.127 3×10-15 m2,与北美页岩无太大差异;黏土矿物中高岭石及伊利石对储层物性影响较大,其中前者对孔渗发育具有建设作用,而后者含量越多对储层物性影响越不利。各项有机地球化学参数表明沁水盆地泥页岩具有较高的生烃潜力,储层孔隙度及渗透率适中,较高的脆性矿物含量有利于页岩气的后期储层压裂改造。     

河北平原区泥岩的稀土元素地球化学特征

为了查明河北平原区二叠纪泥岩中稀土元素的特征、来源及其地质意义,应用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对河北平原区32个泥岩样品的稀土及微量元素进行测试,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。研究表明:河北平原区泥岩稀土元素相对富集,太原组泥岩中的稀土元素明显低于山西组;稀土元素与Be,Sc,Ti,V,Co,Zn,Nb,Th,Hf,Ta等亲石元素相关性好,反映了研究区泥岩稀土元素主要来自于陆源碎屑;沉积速率、稀土元素及微量元素比值(∑REE,(La/Yb)_N,La/Sm等)在太原组-山西组分界层面上存在较明显的突变现象,是太原组沉积后华北板块构造抬升的直接反映。     

承压水体上岩浆岩底板采动效应的数值分析

为防治卧龙煤矿首采区的底板突水,根据首采区煤层底板地质特征,分析了底板岩浆岩岩性及其组合特征,考查了太原组灰岩水的富水性和水压情况,并采用了应变软化本构关系,建立地质力学模型.运用快速拉格朗日元法对承压水体上底板的采动效应进行了数值模拟,分析了应力、位移场,确定10煤回采底板破坏深度为13 m.结果表明底板导水裂隙带深...     

郑庄区块二次压裂煤层气井低产原因及改进措施

沁水盆地南部郑庄区块3号平均含气量较高,但煤层气井规模化投产以来,有一批低产井或不产气井,制约了该区块产能释放。针对这一现象,区块内多数低产井采取了二次压裂增产改造技术,但地质条件和施工参数不匹配导致增产效果不明显。文章通过大量数据分析,提出了井位筛选和施工优化的方法解决二次压裂煤层气井低产问题,并为郑庄区块提供了可控冲击波、煤层顶底板间接压裂等新的增产措施选择。     

煤层气井高产水对排采产气的影响及预防措施(增刊)

L区块位于鄂尔多斯盆地东南缘,目前处于大井组试采评价阶段,有排采井100余口,其中部分煤层气井排采产水量高,造成液面下降困难、修井作业频繁,导致了排采产气效果不理想。本文深入分析了影响煤层产水的主要因素,5#煤层及顶底板含水性弱,产水量低, 8#煤层顶板存在局部高含水灰岩,通过压裂进一步沟通后是形成高产水井的主要原因。在对8#煤层顶底板含水性识别分析的基础上,采取了差异性的地质选层和压裂工艺等措施。这些认识和措施应用在试采井组生产中,排采实践证实高产水井的数量得到了有效控制,单井平均产水量大幅降低,取到了较好的效果。     

山西沁水盆地煤层气有利开采区块研究

煤层气系统是一个由煤层、煤层中所含甲烷及其围岩组成的天然系统。作为一种非常规天然气,煤层气的生成、聚集和保存不同于常规油气系统。山西沁水盆地作为我国一个特大型石炭-二叠纪含煤盆地,具有非常丰富的煤层气资源。本研究通过对盆地地球物理特征和地质构造演化的深入分析,阐明了地质构造条件对煤层气富集的控制作用。研究结果表明:沁水盆地经历了多期构造演化,地质构造与煤层气成藏之间具有密切关系。在构造次级向斜部位含气量增高,而背斜部位含气量降低,在正断层附近含气量也明显降低。综合分析还表明,盆地北部阳泉-寿阳区域,是煤层气成藏有利区域之一,但不利于煤层气高产;盆地南部晋城-沁水一带及其以北,不仅是煤层气成藏有利区域,而且利于煤层气高产;盆地中部沁源地区是煤层气成藏和高产的有利区域;盆地东部的屯留-襄垣区域是煤层气成藏有利区域之一,但可能不利于煤层气高产。     

高煤阶煤层气富集机理的深化研究

高煤阶煤层气资源相对丰富是中国煤层气资源的重要禀赋之一,实现高煤阶煤层气大规模商业化开发突破是中国煤层气产业的世界贡献.以沁水盆地为代表的高煤阶煤层气生产基地是目前中国煤层气产量的主体来源,基于沁水盆地等高煤阶煤层气勘探开发工程实践数据和大量研究工作积累,开展了高煤阶煤层气富集机理的系统深化研究.研究工作表明:区域岩浆...