煤系中战略性金属矿产资源：意义和挑战

战略性金属矿产资源对国民经济发展和国防安全具有重要作用。煤是特殊的沉积有机岩石,在其形成过程的特定地质条件下,可以富集战略性金属,并在煤系中形成大型或超大型金属矿床。由于煤系战略性金属矿床不断被发现,世界各国对煤系战略性金属矿产高度重视,使其成为矿产资源勘探的重要领域和重要方向。基于煤系战略性金属矿产的丰度和规模、粉煤灰中金属元素(如锗、镓、铝、铀等)现有提取利用情况和其他金属开发潜力评估,煤系战略性金属矿产的开发利用表现出了良好的前景,将为战略性金属资源增储和环境保护(如燃煤引起的环境污染控制和碳中和目标的实现)发挥重要作用。然而,煤系战略性金属矿产在成矿理论、勘探和提取的理论与技术等方面的研究时间尚短、研究问题复杂和难度大,面临诸多难题或挑战。在成矿理论方面存在的诸多关键科学问题中,核心难题包括：成煤全过程中有机质(矿产)和无机质(矿产)的相互作用及其效应、金属成矿4个过程(物源供给/形成—物质迁移—金属富集—后期改造保存)和盆地演化3个阶段(沉积物充填—成岩作用—改造就位)之间的时空配置规律。在勘查技术方面存在的诸多关键技术问题中,其核心技术难题是煤系中战略性金属元素丰度和组合与...     

乌达矿区主采煤层可选性评价的地质因素研究

以９煤层为例,从平面上对乌达矿区主采煤层的可选性及其聚煤环境进行了讨论,结果表明,乌达矿区主采煤层的可选性在平面上分布的差异较大,这爱控于泥炭聚积时的古环境。低位泥炭沼泽由于潜水位较高,水流泥炭沼泽表面的改造和冲刷作用较强。形成的煤层具有较好的凝胶化指数（ＩＧ）和地下水汉动指数（ＩＧＷ）,并且与精煤产率呈负相关,煤中粘土矿物和黄铁矿难以洗选;高位泥炭沼泽形成的煤层具有较低的凝胶化指数（ＩＧ）和地下     

沈北煤田煤中伴生元素分布特征

对采自辽宁沈北煤田的７个刻槽煤样,应用电感耦合等离子体原子发射光谱（ＩＣＰ－ＡＥＳ）与仪器中子活化分析（ＩＮＡＡ）测定煤中８个氧化物与２０个微量元素的含量．与中国煤、美国煤、世界煤中元素质量分数对比表明：沈北煤田煤中大部分元素质量分数处于正常水平,而Ｎａ,Ｃｏ,Ｃｒ,Ｃｕ,Ｎｉ与Ｓｃ的质量分数偏高,且Ａｓ,Ｃｏ,Ｃｕ与Ｎｉ在煤中明显富集,分析认为煤中Ｃｒ和Ｎｉ质量分数较高且富集的主要原因与煤系基底橄榄玄武岩有关．相关与聚类分析以及扫描电镜能谱（ＳＥＭ－ＥＤＸ）分析显示：Ｃｏ,Ｍｏ和Ｓｎ与粘土矿物有关;Ｂｅ,Ｂｒ,Ｐ,Ｍｎ与Ｖ显示出有机亲和性;Ａｓ,Ｐｂ,Ｔｈ,Ｕ和Ｚｎ与硫化物矿物有关;Ｃｒ,Ｃｕ与Ｎｉ可能与硫化物矿物有关;Ｂａ,Ｃａ,Ｓｂ和Ｓｅ与碳酸盐矿物有关．此外,还预测了Ａｓ,Ｂｅ,Ｃｒ,Ｃｕ,Ｎｉ与Ｚｎ等有害元素在用物理洗选方法进行脱除的效率     

煤及顶板中稀土元素赋存状态及逐级化学提取

用逐级化学提取的方法研究了石炭井、石嘴山和峰峰矿区煤层及顶板中稀土元素的存在形态 ;根据稀土元素的特性 ,把稀土元素分为水溶态 ( )、可交换态 ( )、碳酸盐结合态 ( )、有机态 ( )、硅铝化合物结合态 ( )和硫化物结合态 ( ) .研究表明 ,无论是煤中还是顶板中的稀土元素主要赋存在硅铝化合物结合态中 ;水溶态和可交换态中稀土元素含量甚微 ,是稀土元素地球化学性质稳定的表现之一 .高含量的碳酸盐矿物、硫化物矿物和有机质亦对稀土元素的赋存状态起了一定作用 .在煤层顶板中 ,以硅铝化合物和硫化物结合态的稀土元素含量随着原子序数的增加而减少 ,以有机质结合态的稀土元素随着原子序数的增加而增加 ,且和煤层中稀土元素的赋存状态不同 ,表明不同沉积环境以及相同沉积环境对不同物质中的稀土元素的分馏效应是不同的 .     

海相碳酸盐岩有机岩石学研究若干进展

本文根据碳酸盐岩中分散有机质的具体特点,从有机岩石学角度,阐述海相碳酸盐岩有机岩石学研究的最新进展,主要包括有机质成熟度、生源研究、有机质赋存状态研究、有机质丰度评价,揭示碳酸盐岩有机质差异演化以及对有机质类型的研究等.     

豫西煤田中部热变煤中各向异性体的研究

笔者对豫西煤田几个晚古生代矿区的热变煤作了详细的煤岩研究,确认了由富氢类脂物在煤化作用过程中形成的新生显微组分各向异性体。各向异性体以其高反射和强烈的各向异性与氧化成因的真正惰性组分相区别。据其成因和形态,可划分为五类:各向异性壳质组、各向异性细胞壁、与煤成油有关的各向异性体、各向异性微粒体及碎片状各向异性体。煤中各向异性体含量变化大(0—12.74％),这取决于煤岩类型和煤级。其分布和类型受控于成煤环境与煤化作用历史,其成因复杂,除少数经历中间相外,大多数是原地逐步萌生的,少数属于气相沉淀。笔者认为,煤岩学教程中所谓的煤级丝质体、煤级粗粒体及在煤化过程中形成的次生微粒体都应属于各向异性体的范畴。     

煤系黄铁矿氧化溶解速率与矿物粒径的关系

模拟了煤矿井酸性水环境，以三价铁离子为氧化剂对不同粒径的煤系黄铁矿样品进行了氧化溶解动力学实验研究，对实验过程进行了pH，Eh及γ(电导率)在线监测．结果表明，在不同粒径反应体系中随着固-液相反应的进行，pH及Eh值呈下降趋势，说明黄铁矿的氧化产酸和消耗氧化剂的过程；电导率值表现为先升后降，表明反应前期主要是溶解氧化反应，后期发生了氢氧化铁共沉淀反应．对于煤系纯度较低的黄铁矿在液相中的氧化反应，平均反应速率与矿物颗粒粒径倒数成正比，即颗粒小的黄铁矿易氧化，产酸快．     

高硫煤中菌落成因黄铁矿的TOF-SIMS研究

运用高分辨率飞行时间型二次离子质谱仪（ＴＯＦ－ＳＩＭＳ）,研究了内蒙古乌达矿区高硫煤９煤层中黄铁矿化的杆状菌落的谱图特征、无机和有机碎片离子的组成、Ｆｅ＋以及共伴生无机元素二次离子像特征,讨论了菌落在黄铁矿形成过程中的作用,除检测到Ｆｅ＋（＾５４Ｆｅ＋,Ｔ＾５６Ｆｅ＋,＾５７Ｆｅ＋）外,与黄铁矿化杆状菌落伴生的无机元素还有＾２７Ａ１＋,Ｓｉ＋（＾２８Ｓｉ＋＾,＾２９Ｓｉ＋,＾３０Ｓｉ＋）,＾４０Ｃ     

吐哈与准噶尔盆地J煤系有机相及生气性研究

详细划分了吐哈与准噶尔盆地J煤系有机相,将本区泥岩有机相和煤相分别划出4类。对这些有机相样品进行了Py－GC生气性实验,首次提出了C01,C02,Cg1,Cg2,D11,D22等反映烃源岩生气能力的重要,结合荧光有机组分指数,将研究区各类泥质烃源岩和煤烃源岩分为3类原岩,改进和完善了气源岩有机岩石学－有机地化评价体系,通过每一个有机相现阶段（低熟阶段）和远景（成熟、过成熟阶段）生气能力逐一评述,划出了本区有利生气相带,指出有利生气相带与气聚集带呈重合叠置关系。     

乌达矿区高硫煤中菌藻类体的发现及意义

聚煤环境是高硫煤形成的主要控制因素,在成煤作用过程中,细菌和藻类的参与是高硫煤形成的关键所在．应用带能谱仪的扫描电镜（ＳＥＭ－ＥＤＸ）和透射电镜（ＴＥＭ）,在乌达矿区高硫煤９煤层和１０煤层的基质镜质体中发现了黄铁矿化的杆状菌落,在无结构镜质体中发现了蓝藻胶鞘及其降解有机质,这些菌藻类体的发现表明低等生源在高硫煤形成过程中起了重要作用．