准格尔煤田老三沟外围勘查区煤系Al-Ga-Li-Nb(Ta)-Zr(Hf)共富集成因及资源潜力评价

内蒙古准格尔煤田石炭纪—二叠纪煤系蕴含丰富的铝、镓、锂及稀土等多种战略性金属。为明确该煤系Al-Ga-Li-Nb(Ta)-Zr(Hf)等战略性金属富集的成因机制,本文以准格尔煤田老三沟外围勘查区典型钻孔石炭纪—二叠纪煤系为研究对象,采用X射线衍射分析(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、带能谱的扫描电镜和基于Tescan Mira扫描电镜的TIMA-X综合矿物分析仪等系统分析了煤的矿物学和元素地球化学特征。研究区太原组和山西组煤系中普遍存在Al-Li-Ga以及Nb-Ta-Zr-Hf的共富集,其中太原组煤系主可采6号煤中Li、Ga、Zr以及局部层位Nb、Ta均达工业利用品位,具有重要的成矿潜力和开发利用价值。煤中富集的Li和Ga主要赋存于高岭石、勃姆石中,部分Li还赋存于绿泥石中。煤中Al-Ga-Li-Nb(Ta)-Zr(Hf)的富集受控于陆源区母岩的化学风化、火山碎屑的输入、流体活动以及成岩过程中复杂的水/岩作用过程。华北地台前石炭系沉积基底和阴山古陆中元古代钾长花岗岩长期的强烈风化淋滤,形成富Ga-Li的铝土质古风化壳残积物,为研究区煤中铝、镓、锂的初步富集提供了物质来源。富集的铝、镓、锂随地下水等流体迁移,在水动力相对较弱的潟湖、泥炭沼泽等水体沉淀富集。在泥炭化和成岩阶段,富集Li、Ga、Nb、Ta等战略性金属的中性—长英质碱性火山灰的输入以及地下水、低温热液、酸性流体的迁移导致了煤系Li、Ga等战略性金属的二次富集。

鄂尔多斯盆地东北缘准格尔煤田煤中超常富集勃姆石的发现

运用X射线衍射分析(XRD)、带能谱仪的扫描电镜(SEM-EDX)和光学显微镜等技术,首次在鄂尔多斯盆地东北缘准格尔矿区6号巨厚煤层中发现了超常富集的勃姆石及其特殊的矿物组合,勃姆石含量可高达13.1%,与勃姆石伴生的矿物有磷锶铝石、锆石、金红石、菱铁矿、方铅矿、硒铅矿和硒方铅矿。重矿物的组合特征与华北地区本溪组铝土矿中的重矿物组合特征相似,高含量的勃姆石主要来源于聚煤盆地北偏东方向本溪组风化壳铝土矿,三水铝石以胶体溶液的形式从铝土矿中被短距离带入泥炭沼泽中,在泥炭聚积阶段和成岩作用早期经压实作用脱水凝聚而形成勃姆石。

准格尔煤田西南缘太原-山西组层序地层与聚煤规律

为了探讨厚煤层在层序格架中的分布规律和聚煤作用的控制因素,采用高分辨率层序地层理论和方法,对准格尔煤田西南缘太原-山西组含煤地层进行研究。研究结果表明:以区域不整合面、海侵方向转换面、下切谷冲刷面、古土壤等层序界面,将太原-山西组地层划分为3个三级层序和5个四级层序。研究区煤层主要分布于高位体系域,其次为海侵体系域,此时基底沉降缓慢,可容空间增加速率与泥炭堆积速率基本保持平衡,有利成煤。高位体系域厚煤层是由多期基准面升降形成的煤层复合体。通过进一步对三级层序SⅢ2地层、煤层厚度和砂岩百分含量的分析可知,厚煤层形成于基底沉降速率中等、砂岩含量较少的泥炭沼泽环境。近海地区基准面升降控制着潜水位变化,最终控制泥炭堆积和保存。

准格尔煤田高铝煤层夹矸中稀土元素地球化学特征及意义

利用电感耦合等离子质谱法（IPC-MS）详细研究了准格尔煤田石炭系太原组中高铝煤层夹矸的稀土元素地球化学特征.研究表明：样品稀土元素总量（ΣREE）为3.63～345.56μg/g,平均值为61.83 μg/g,轻、重稀土元素的含量比值（LREE/HREE）为0.56～25.64,平均值为5.56,相对富集LREE;Eu负异常显著;δCe与δEu、（Dy/Sm）N、∑REE三者之间相关性表明：该区高铝煤层夹矸的成岩作用对REE影响不明显;δCe和Ceanom值的变化反映了研究区高铝煤层夹矸形成于陆相环境,高铝矿物形成于氧化环境;稀土元素分配模式显示高铝煤层夹矸物源主要为盆地北缘阴山古陆的加里东海西期的花岗岩（斜长花岗岩、二长花岗岩、钾长花岗岩和细晶花岗岩）,以及早期沉积的本溪组铝土矿.

准格尔煤田串草圪旦煤矿5号煤元素地球化学特征

为研究准格尔串草圪旦5号煤微量元素地球化学特征,采用光学显微镜、扫面电子显微镜和X射线衍射(XRD)方法观测煤中矿物组成及形态特征,应用电感耦合等离子质谱(ICP-MS)方法测定煤中多种微量元素含量,运用数理统计方法研究微量元素在煤中的赋存特征。结果表明:5号煤中Li、Be、F、U、Hg 5种元素相对富集,含量高于研究区6号煤及中国煤中含量水平。5号煤中Li、F、Ga、Se无机亲和性强,Be、As、U为亲有机元素;Hg与硫含量显著正相关。各元素在煤中主要以有机结合态、无机结合态和硫化物结合态赋存。

准格尔煤田煤系共伴生有益矿产综合勘查评价及利用

本文论述了中央地质勘查基金全额投资的内蒙古自治区准格尔煤田布尔陶亥-田家石畔地段煤炭普查项目在进行煤炭地质勘查的同时,重点对煤层及含煤地层中共伴生有益矿产进行了综合勘查及评价,探获煤炭资源量为378.26亿t,估算煤灰中铝(Al2O3)资源量为15.81亿t,煤灰及夹矸中镓、锂资源量分别为31.61万t和145.38万t,夹矸中高岭土资源量为75.30亿t。分析了煤系共伴生有益矿产资源综合利用现状,指出了共伴生有益矿产资源综合利用的意义以及存在的问题,并对准格尔煤田下一步的开发提出了合理化建议。

准格尔煤田串草圪旦煤矿4#煤煤相研究

运用煤岩学方法和地球化学方法,探讨了内蒙古准格尔煤田南部串草圪旦煤矿4#煤的煤岩特征和煤相类型。研究发现,4#煤层的显微组分富集镜质组,煤相类型主要为潮湿森林沼泽相,在沼泽的整个演化过程中,还偶尔出现了开阔水域沼泽相和覆水森林沼泽相,沼泽的演变可划分为2个阶段。4#煤层从下到上覆水程度总体上呈现强-弱-强变化的特点,4#煤层的沼泽水流表现为滞留沼泽和活水沼泽周期性交替出现。

准格尔煤田高铝煤矸石中勃姆石富集特征及成因

运用X射线衍射分析(XRD)、光学显微镜、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDX)等技术,研究了准格尔煤田大饭铺煤矿6号煤层夹矸中富铝矿物的种类、相互关系及其成因。研究表明:夹矸中富含勃姆石(60%)和高岭石(40%),光学显微镜下两者具有明显的共生关系,能谱面分析(Mapping)图像中可见Si元素与Al元素富集部位不同,两者分异现象明显;夹矸中勃姆石主要是由高岭石脱硅蚀变而来的,勃姆石主要分布于高岭石晶层之间和晶粒表面周围,并逐渐向高岭石内部蚀变。

准格尔煤田哈尔乌素矿区6号煤层夹矸中勃姆石的分布及成因

运用X射线衍射、傅里叶红外光谱以及偏光显微镜等手段对内蒙古准格尔煤田哈尔乌素矿区主采6号煤层夹矸的矿物成分进行了分析,结果表明:勃姆石在6号煤夹矸中分布广泛,尤其是在煤层中部层位局部含量高达87%,底部层位勃姆石含量逐渐减少,而在煤层的上部层位则基本不含勃姆石。结合偏光显微镜分析推断其形成方式主要为2种,其一是高岭石脱硅蚀变形成;其二是泥炭聚集时期,由来源于盆地边缘隆起的古风化壳的Al(OH)3胶体在成岩作用过程中经压实脱水形成。

准格尔煤田串草圪旦煤矿5号煤中有害元素赋存状态与分布规律

为研究准格尔串草圪旦5号煤微量元素地球化学特征,采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射(XRD)方法观测煤中矿物组成及形态特征,应用电感耦合等离子质谱morphological feature(ICP-MS)方法测定煤中多种微量元素含量,运用数理统计方法研究微量元素在煤中的赋存特征。结果表明:5号煤中Be、F、U、Hg元素相对富集,含量高于研究区6号煤及华北煤中含量水平。5号煤中F、Se无机亲和性强,Be、As、U为亲有机元素;Hg与硫含量显著正相关。元素在煤中主要以有机结合态、无机结合态和硫化物结合态为主要赋存状态。

内蒙古自治区准格尔煤田老三沟井田地层研究新认识

针对前人关于老三沟井田9~#煤层以下基岩为中奥陶统马家沟组(O_2m)灰岩的认识,本文依据勘探阶段大量的三维地震资料,结合勘探阶段钻孔综合地质成果资料及沉积古地理相图,对该井田地层重新进行了划分和研究,提出新认识:本井田缺失中奥陶统马家沟组(O_2m)地层,各地层单位由老至新依次是中太古界乌拉山群(ArW)、寒武系上统炒米店组(∈3c)、上寒武-下奥陶系三山子组(∈3～O_1s)、石炭系上统太原组(C_2t)、二叠系下统山西组(P_1s)、二叠系中下统石盒子组(P_(1-2)sh)、二叠系上统孙家沟组(P_2sj)、白垩系下统罗汉洞组(K_1lh)、新近系上新统(N_2)、第四系上更新统马兰组(Qp_3m)及全新统(Qh)松散堆积层。对该地层研究的新认识,将为该井田后续开采利用提供更加准确的地质依据。

准格尔煤田岩溶水文地质特征及水害防治技术

岩溶水水害是影响准格尔煤田安全开采的关键因素之一,为了掌握岩溶发育特征、水化学特征、渗流场特征及突水危险性,通过钻探、水文勘查及水化学试验等区域资料对其进行了深入研究。研究结果表明:岩溶裂隙、溶孔和溶洞是主要储水空间和地下水径流通道,陷落柱、断层是该区域重要的垂向导水通道;沿径流途径岩溶水质类型呈HCO3·Cl-Na→HCO3·Cl-Na·Ca(Ca·Mg)→Cl-Na的演化顺序,反应了在东部边界黄河水补给地下水,岩溶地下水总体向西运移,在煤田西部形成滞流区;煤田中东部6号、9号煤均处于非带压开采状态,中西部处于带压开采状态,滞流区边界附近突水系数较大。在岩溶含水层水文地质特征研究基础上,提出了探测、预测及监测和治理与特殊开采等水害综合防治技术体系。

准格尔煤田6号煤浸取铝的焙烧活化实验研究

针对准格尔煤田6号煤煤灰含有较高铝氧化物成分的特征,采用以KF为助熔剂开展焙烧活化正交试验,考察不同焙烧温度、焙烧时间以及助剂的添加量对煤灰中铝浸出率的影响。实验表明:煤灰中铝的浸取率的焙烧活化最佳实验条件为煤灰与KF质量比1∶1、700℃高温焙烧1h时,煤灰中铝的浸取率可达到95.60%。

准格尔煤田高铝煤炭资源特征初探

论文在准格尔煤田的地质背景、煤层、煤质分析的基础上,借助化学分析和X射线粉末衍射分析(XRD)对准格尔煤田高铝煤炭的化学组分和矿物成分进行了测试,并对高铝煤炭氧化铝含量的变化规律进行了研究。研究发现,准格尔煤田煤中的Al2O3来源于含铝矿物高岭石和勃姆石,6号煤层在黑岱沟勘探区煤中Al2O3含量最高,9号煤层在孔兑沟勘探区煤中Al2O3的含量最高。研究还发现,绝大部分矿井的煤中镓元素含量超过了最低工业品位,高铝煤炭的形成与成煤地质条件有关。

准格尔煤田西南部6_上煤层煤岩煤质及沉积环境特征

以准格尔煤田西南部黄玉川煤矿6上煤层为研究对象测试了样品的煤岩显微组分、煤质参数、硫分及部分微量元素含量,确定了6上煤层的煤岩煤质特征;结合煤层厚度变化及煤地球化学参数分析了原始泥炭沼泽沉积环境特征。结果表明,黄玉川煤矿6上煤层为深成变质作用下形成的低变质程度烟煤,低水、低灰、低硫、高挥发分,形态硫主要以有机硫为主,不易脱除。有机显微组分组主要为镜质组和惰质组,煤中无机显微组分主要为结晶度较高的粘土矿物高岭石类。含煤沉积体系为上三角洲平原环境,原始泥炭沼泽覆水条件良好,为还原性中~高位泥炭沼泽,成煤时部分分层曾受海水影响。

波阻抗反演技术在准格尔煤田勘探中的应用

波阻抗反演技术的核心是将垂向分辨率较高测井资料与横向分辨率较高的地震剖面相结合,把界面性的地震资料转换成可与测井资料对比,具有岩性特征及明确地质意义的波阻抗成果。以准格尔煤田三维地震勘探为例,通过波阻抗反演,介绍了断层,陷落柱,煤层变薄、缺失、分叉、合并,基底塌陷与凹陷等地质因素在波阻抗剖面上的响应特征,与常规地震时间剖面相比,其对构造解释更加精细,对地层形态描述更加准确。有效的提高了综合解释的精度。

准格尔煤田黑岱沟露天煤矿排土场植被恢复的生态效应研究

本文主要研究了露天采矿形成的排土场在采取生态环境综合整治技术之后，排土场上的生态效应变化，研究结果表明；恢复植被不仅可以美化环境，而且改善了排土场小气候，增加了生物多样性，防止了水土流失。提高了矿区的环境质量等，并使矿区生态系统向着良性循环方向发展。

准格尔煤田高铝煤物质组成及成因

利用煤岩学、矿物学和地球化学等研究方法,在分析准格尔煤田的构造背景和聚煤环境的基础上,研究了准格尔煤田6号煤层的煤岩煤质特征、煤和夹矸中无机矿物组成、分布及赋存特征,并探讨其成因。研究表明,6号煤层有机显微组分中惰质组、镜质组、壳质组平均含量分别为59%、28%、13%,与华北其他地区晚古生代煤相比,其中的惰质组含量偏高,反映6号煤层形成时地表水供给充分;煤中无机显微组分及夹矸中主要矿物为高岭石和勃姆石,还有少量的石英、方解石、菱铁矿、黄铁矿、硬石膏、锐钛矿和磷锶铝矾等;6号煤层中部富集大量勃姆石,上部和下部则主要富集高岭石;高岭石成因主要有胶体沉积结晶、陆源搬运沉积和火山灰蚀变3种,勃姆石成因主要有氧化铝胶体沉淀结晶和高岭石脱硅蚀变2种。

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。