高锂无烟煤中不同赋存态锂同位素组成趋同特征及其机理

煤和含煤岩系中Li是全球Li资源潜在来源之一,引起了国内外高度重视。沁水盆地局部地区煤中Li异常富集,探讨其同位素组成特点与演化有助于深化锂富集分配机制认识。以盆地北部阳泉矿区新景矿8号无烟煤层为研究对象,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和X射线衍射仪(XRD)测定Li质量分数和矿物组成,结合逐级化学提取试验,确定煤中Li的赋存状态。利用多接收器电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS),测试煤样和不同赋存状态Li的同位素组成,探讨了煤化作用过程中Li同位素分馏特征。结果表明:煤样Li平均质量分数达138.04μg/g,高于世界硬煤中的平均质量分数(14μg/g);主要载体为高岭石,有少量Li以有机结合态的形式存在;原煤样中δ7Li的均值为-2.13‰,硅酸盐结合态δ7Li的均值为-1.15‰,有机结合态δ7Li均值为-1.53‰,不同赋存状态Li同位素组成相似。研究认为,无烟煤中Li同位素组成趋同机理为:①煤化作用过程中轻的6Li从有机结构中脱除,再次吸附到黏土矿物中,导致煤中有机结合态Li同位素组成变重,硅酸盐结合态Li同位素组成变轻;②在水-岩反应过程中,硅酸盐矿物中重的7Li很容易被溶液萃取,导致硅酸盐结合态中重的7Li流失,Li同位素组成变轻;③煤化作用升温过程有助于Li元素的扩散,促使Li同位素达到动力学分馏平衡。