淮南煤田石炭-二叠系煤中有害元素分布与富集赋存特征

为调查分析淮南煤田石炭-二叠系有害元素的分布与富集赋存特征,采用ICP-MS对张集矿、潘三矿和顾桥矿共159件样品的煤中微量元素含量进行了测试分析,分析了11种有害元素的含量分布特征、富集特征,利用聚类图谱探讨了有害元素的富集赋存特征。研究结果表明:除As外,绝大多数元素的平均含量均低于地壳丰度,除Ba和As外,绝大多数元素的平均含量均高于中国煤、美国煤和世界;采用地壳丰度作为对比值所得到的富集系数严重偏离了煤中有害元素的分布特征,与中国煤、美国煤和世界煤相对比较,Cd高度富集,Cr、Cu、Ni、Pb、Sn、Ti为轻度富集至富集;不同煤层有害元素的富集程度存在较大的差异,Cd、Cr、Pb、Ni、Sn易出现富集,Cd为典型富集的有害元素,在8煤、7煤、6煤、5煤和4中出现高度富集;不同矿井主采煤层中有害元素富集程度存在差异,明显高度富集的有害元素为Cd、Ti;原煤灰分中的酸性组分超过灰成分的80%,灰成分指数平均碱酸比为9.64%,煤中有害元素主要为陆源碎屑来源,部分存在自生矿物;As、Ni赋存富集于黄铁矿中,Ba、Mn可能赋存富集于碳酸盐矿物中,Cr可能吸附富集于粘土矿物中、Pb、Sn、Ti可能与硫酸盐矿物有关,Zn、Cu可能赋存在闪锌矿中,Cd可能赋存富集于黄铁矿和吸附富集于粘土矿物中,其富集程度与沉积环境和煤层稳定程度有关。

沁水盆地南部石炭-二叠系层序地层划分与聚煤作用

以奥陶系顶部区域不整合面或太原组底部砂岩(k1)、太原组中部9号煤层顶面(初始海泛面)、山西组底部北岔沟砂岩(k7)以及下石盒子组底部骆驼脖子砂岩(k8)为层序界面,将沁水盆地南部划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个三级层序。结合层序划分对聚煤作用进行研究,结果发现,研究区内的主要可采煤层3号和15号煤层主要形成于最大海泛面附近,9号煤层形成于初始海泛面附近,说明煤层厚度及分布明显受控于当时沉积环境及层序地层格架。

沁水盆地霍州矿区石炭-二叠纪煤中微量元素地球化学特征及沉积环境分析

利用工业分析及光学显微镜对沁水盆地石炭-二叠系煤中水分、灰分、挥发分、全硫以及显微组分进行测定,运用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析了沁水盆地霍州矿区石炭-二叠系煤中微量元素包括稀土元素的含量、分布特征和地球化学特征。利用元素地球化学参数探究了研究区的煤系地层的沉积环境,古盐度,氧化还原环境和古气候。结果表明:沁水盆地中南部煤的灰分产率、水分含量、挥发分以及含硫量分别为11.19%、1.02%、14.02%及1.27%,为低中灰-中硫煤,镜质体反射率为1.14%,为低变质程度烟煤。与中国煤相比,煤中微量元素含量整体处于亏损状态,仅有Cu(Cc=1.39)、Sr(Cc=1.35)和Zr(Cc=1.04)轻微富集(Cc为浓集系数),太原组煤中微量元素含量略大于山西组煤中微量元素。稀土元素分布范围2.44~164.11μg/g,平均为73.28μg/g,小于中国煤,略高于世界煤,煤中稀土元素Yb(Cc=2.81)轻微富集,Y(Cc=7.19)富集,其余都相对亏损。稀土元素配分模式呈右倾“V”字型,为轻稀土富集型,存在Eu负异常,Ce微弱负异常,说明稀土元素的物源来自陆源碎屑,海水并没有造成Ce的亏损。w(Sr)/w(Ba)、w(V)/w(V+Ni)和w(Sr)/w(Cu)平均值分别为6.50、0.74和7.57,表明了沁水盆地霍州矿区石炭-二叠系整体属于海相沉积环境,水体环境呈现缺氧环境,石炭-二叠系成煤环境处于温湿气候。山西组CaO/(MgO×Al_(2)O_(3))平均值为0.055,明显低于太原组平均值1.55,表明从太原组到山西组气温有所降低。

石嘴山地区煤中微量元素特征及成煤环境对比

为清晰认识石嘴山地区侏罗系煤与石炭-二叠系煤的微量元素和成煤环境特征,并对煤中微量元素特征差异提出解释。取区内汝箕沟侏罗系煤及石炭井石炭-二叠系煤为样品,借助工业分析、显微组分观察、低温灰化及中子活化等方法分析,利用浓集系数、数理统计方法分析微量元素的富集特征和共生关系,使用地球化学参数综合研究成煤环境差异,并指出其对微量元素特征的影响。结果显示:侏罗系煤和石炭-二叠系煤在微量元素特征上存在较大差异。侏罗系煤中无元素富集,多数元素亏损,石炭-二叠系煤中Se、Zr、Hf、W、Th等元素轻富集。根据共生关系,微量元素可分为与煤中水分、碱金属元素高度相关和与陆源碎屑高度相关的2组。侏罗系煤和石炭-二叠系煤整体处于氧化-氧化还原环境中,但侏罗系煤的成煤环境更加高温干燥,古盐度、碱性和沼泽封闭性更强。成煤环境向高温干燥的转变使得沼泽封闭性增强,导致在石炭-二叠系煤中为轻富集的Se、Zr、Hf、W、Th等元素在侏罗系煤中变为正常-亏损,其他陆源碎屑相关元素含量降低;氧化性加剧了两时代煤中U元素的迁移;碱性环境可能对Se元素在煤中的富集过程具有一定影响,还促进了Ba、Co、As、Ni、Cr等元素在侏罗系煤中沉积。同时成煤环境还对煤质及矿物特征具有一定影响。