煤层甲烷碳同位素分布特征及分馏机理

煤层甲烷碳同位素分布范围很宽, 并且和常规煤成气相比, 煤层气中甲烷碳同位素存在强烈的分馏效应, 使煤层甲烷碳同位素变轻. 煤层甲烷碳同位素与煤的R_o相关性很差, 以致无法根据煤层甲烷碳同位素值来判断煤系烃源岩的成熟度. 煤层甲烷碳同位素变轻的程度差别很大, 且明显受地下水动力条件的影响: 水动力越强, 煤层甲烷碳同位素偏轻的程度就越大, 反之就越小. 前人试图用煤层气解吸-扩散-运移-分馏来解释煤层甲烷碳同位素偏轻的现象, 但不能圆满解释碳同位素的空间展布. 根据大量的实验和实际数据, 指出流动的地下水对游离气的溶解作用-游离气与吸附气的交换作用是煤层甲烷碳同位素分馏的机理. 煤系中的水对煤中游离态甲烷的溶解作用更容易把¹³CH₄带走, 留下更多的¹²CH₄, 使游离气中¹²CH₄会相对富集, 游离气中12CH4再与煤中的吸附气发生交换, 部分¹²CH₄变成吸附气, 把吸附气中部分¹³CH₄交换出来变成游离气, 交换出来的¹³CH₄再被水优先溶解带走. 这种过程是不停地在发生, 通过累积效应, 引起煤层气¹²CH₄大量富集, 煤层甲烷碳同位素变轻. 通过水溶气的模拟实验研究, 证实了流动的水可以对甲烷碳同位素产生明显的分馏作用, 容易把重碳同位素的甲烷溶解带走.     

潘集煤矿二叠纪主采煤层中微量元素亲和性研究

安徽淮南煤田位于华北地台南端 ,发育了华北地区二叠纪含煤岩系中层位最高的可采煤层。采用仪器中子活化分析法 (INAA)测试了淮南煤田潘集煤矿二叠纪主采煤层 13个样品的 36个微量元素的浓度分布 ,并对其共生组合特点、地球化学特征及稀土元素配比模式作了初步分析 ,结果表明 ,煤中不同微量元素显示出不同的亲和性质。元素Br,As ,Sb ,Ni和Co等趋于在煤中富集 ,其中Br的有机亲和性最大。元素Na ,K ,Rb ,Th ,Hf,Zr ,Ta和REE则在煤层与顶底板接触带的碳质泥岩中富集 ,表现出与细粒陆源碎屑物更强的亲和性。其它元素倾向性不甚明显 ,但Fe ,Ca ,Sr ,HREE等元素在海水影响强度增大的煤层中含量增加。元素As,Cs,Ni,Fe和Ca在煤层中含量变化较大 ,其变异系数大于 1,其它元素则相对稳定 ,表明同一矿区煤层中微量元素含量在不受其它地质作用明显叠加影响时具有一定的稳定性。本区煤层稀土元素配比模式与华北其它地区C—P纪煤基本类似 ,普遍存在Eu亏损现象。 ∑REE在煤中分布范围为30× 10 -6～ 95× 10 -6,在顶板泥岩中超过 2 0 0× 10 -6。煤层中部 ∑REE降低 ,HREE相对富集。聚类分析表明 ,元素As ,Se ,Ag和Fe关系密切 ,这与煤中黄铁矿等成岩矿物有直接关系 ,泥炭沼泽演化期间或之后海水的直接或间接影响会促使这     

煤矸石释放重金属环境效应研究--淮南煤矿塌陷区水体试验场实例调查

概要分析了淮南新孜5号井煤矸石所含的重金属元素对塌陷区鱼塘水质的影响,指出除个别水样中Zn、Cu超标外,其他均不超标,该鱼塘水质适宜养鱼要求。矸石样与华北及整个地壳泥岩中元素的丰度比,矸石中Cr、Pb、Zn与泥岩丰度基本持平,而Cd、Cu均超过其他泥岩中丰度值。因此,煤矸石在地面遭受风化,其所含有害物质可能会释放到环境,在煤矸石堆放处适当进行监测还是必要的。     

有关煤成烃的基本认识

在煤化作用过程中,煤岩组分产出气相和液相物质的同时,固相煤岩组分本身也遭受改造。现今的固相煤岩组分与已产出的气相和液捐物质都是它们共有“前身”演化的“产物”,所以只根据固相煤岩组分的生烃潜能作为评价油气资源的依据还不够理想。煤在短时间高温条件下的热演化,与煤在漫长地质时期、低温条件下自然煤化作用过程中的热化有本质差异,用热解实验方法研究煤成烃尚存在一定问题。煤层内的气处在吸附一解吸和运移的动态平衡状态,决定煤层含气的主导因素是煤层的储气和运移条件,生烃潜能不起主导作用。     

低温氮吸附法测试煤中微孔隙及其意义

用低温氮吸附法测试了26个煤样的微孔隙,并对结果作了分析,得出以下认识:低温氮吸附法测出的最小孔的直径只有0.6nm,有利于更深入地了解煤的微孔隙特征;超微孔比微小孔所占比表面积大得多,占主要地位;煤层中吸收状态的甲烷应引起重视,游离、吸附状态的甲烷比通常认为的要少。      

构造附加动力对煤变质过程的影响

本文从固体力学、构造物理化学的角度分析了煤岩所受应力的来源、性质以及应力在煤变质过程中的影响方式。作者在前人研究基础上,阐述了构造动力影响过程中煤岩能量的转换形式,分析了应力在烟煤分子团聚过程中的影响。研究认为,煤岩所受的各种应力(压应力、拉应力、剪应力)为地层压力与构造动力所造成的附加内力。这种附加内力可以分解为构造附加静水压力与偏应力两部分。构造附加静水压力主要影响煤岩的物理性质,如孔隙度、颗粒性质与瓦斯吸附特征,并对煤的化学煤化过程有缓慢促进作用。偏应力主要使煤岩发生变形和位移。煤化过程中,由构造运动所产生的动能转化为各种形式的热能、表面能、弹性变形能以及声、光、电、磁等形态能量。     

内蒙古自治区胜利煤田煤-锗矿床元素地球化学性质研究

内蒙古自治区胜利煤田煤-锗矿是新近发现的特大型锗矿床,矿区元素地球化学性质表现为:碱性元素Ca、K、Na、Mg、Al等相对富集,锗与其关系为正相关;轻重稀土元素分异度较大,轻稀土元素较为富集,随锗含量的递增,轻稀土元素由富集逐渐减弱,重稀土元素逐渐出现较弱富集;锗含量与REE、LREE负相关,与LREE/REE、δEu正相关,与La/Yb、La/Sm、(La/Yb)n、(La/Sm)n、δCe值均呈负相关关系;而锗含量与灰分指数呈负相关关系。成煤沼泽中比较平静停滞的水文条件有利于溶液中的锗被有机质充分吸附。胜利煤田煤-锗矿形成环境为弱碱性及还原性较强的环境。煤-锗矿床的稀土元素地球化学特征具有继承性,稀土主要来自物源区的无机物质,胜利煤田西南部盆缘的岩石富含锗,可能就是煤-锗矿床中锗的原始来源。锗源母岩区全锗的供给和全锗进入成煤沼泽后的水文地质条件对锗在泥炭中的富集具有控制作用。     

中国煤中的氯

在煤中诸多微量元素中,氯的含量是比较高的一种元素。全国280个样品分析数据的统计,多数煤中含氯量处于50～500mg/kg,平均约220mg/kg。氯在煤中的赋存状态主要为:氯离子溶于孔隙水中;呈类质同象赋存于其他多种矿物中;独立矿物。煤中氯的较高含量给煤的利用带来的问题近年来引起人们的重视。     

华北晚古生代煤的稀土元素地球化学特征

采用仪器中子活化分析法(INAA)测定了华北晚古生代石炭纪—二叠纪58个煤及煤层夹矸和顶底板样品的稀土元素含量。通过对稀土元素地球化学特征的研究表明,华北晚古生代煤中稀土元素总量绝大多数变化于30×10~(-6)～80×10~(-6)之间,平均为56×10~(-6),属正常水平;靠近物源区的华北北部太原组比远离物源区并且受陆表海影响的华北南部太原组更加富集稀土元素;稀土元素总量还受煤中灰分所影响,与煤的灰分产率成正相关关系,尤其与<2μm的粘土矿物密切相关。这证明稀土元素在煤中的聚集过程中陆源物质起重要作用。煤中LREE明显富集,LREE/HREE一般在2～8之间,与高灰低     

淮南矿区煤的稀土元素地球化学

采用INAA测试了淮南矿区 13个煤层煤样的稀土元素含量,研究了稀土元素地球化学特征,得出以下认识 :各煤层样品的稀土元素含量、分布模式变化都很大。煤中稀土元素主要来源于陆源碎屑,来源于海水和植物的不多;稀土元素在粘土矿物中含量高,主要以高岭石的形式赋存。稀土元素具有指相意义,随着成煤沼泽中海水影响的减弱,陆源影响的增强,煤中稀土元素的含量增加;煤的稀土元素分布模式也作有规律的变化,从类似于海相生物的分布模式到类似于陆源碎屑岩的分布模式。Eu异常是由源岩继承下来的,Eu负异常的减弱,估计是由于陆源控制减弱、海水影响增强引起的。在成煤沼泽环境中,海水的影响并未造成Ce严重亏损。