沁水盆地晚古生代煤中硫的地球化学特征及其对有害微量元素富集的影响

煤中硫是多种有害微量元素的重要载体。基于形态硫分析、电感耦合等离子质谱及X射线衍射等方法分析沁水盆地晚古生代煤中硫和有害微量元素的分布规律,探讨了煤中硫对有害微量元素富集的影响,运用带能谱的扫描电镜和光学显微镜划分煤中硫化物的微观赋存特征。结果表明,沁水盆地煤中硫整体上以有机硫为主,平均占全硫的78%,只有在太原组个别高硫煤中以黄铁矿硫为占优势。显微镜和扫描电镜下可识别出煤中黄铁矿的微观赋存状态包括莓球状、薄膜状、晶粒状、结核状、团窝状黄铁矿和细粒黄铁矿集合体,白铁矿的微观赋存特征包括聚片状、板状和矛头状白铁矿,部分白铁矿与黄铁矿共生。沁水盆地煤中有害微量元素含量整体较低,黄铁矿是有害微量元素As、Se和Hg的重要载体,而有机硫决定了煤中U的富集。研究认为,成煤时期海水对泥炭沼泽的影响导致太原组煤中全硫和黄铁矿硫较高,太原组煤中硫的来源具有多样性,煤中黄铁矿具有多阶段演化的特点。     

贵州黔西煤田白岩脚矿区煤中硫的分布规律

通过对黔西煤田白岩脚矿区龙潭组主要煤层进行化验分析,认为矿区煤中硫含量从低到高均有分布,垂向上自下而上逐渐降低,平面上9、14及15煤总体呈现东北部高西南部低的趋势,4煤层则表现为西南部相对较高;硫的赋存形态以硫化物硫为主,沉积环境控制了煤中硫的含量及各种形态硫的分布;9、14煤层以硫化物硫为主,脱硫效果良好,15煤层以有机硫为主,脱硫效果一般。建议在矿山开发过程中对低硫煤和高硫煤进行配采。     

Pyrite characteristics and shale gas significance of the Niutitang Formation in Cengong area,Guizhou ProvinceSCIEI北大核心CSCD

黄铁矿特征研究可为页岩沉积环境恢复与页岩气富集保存规律预测提供依据。以贵州岑巩地区岑页1井牛蹄塘组为研究对象,基于岩心、薄片、扫描电镜及微量元素、硫同位素地球化学,确定牛蹄塘组页岩沉积环境及页岩气富集地质条件。研究表明,牛蹄塘组页岩黄铁矿发育为草莓状、自形-半自形及他形(主要为胶状他形)三种形态,不同形态的黄铁矿形成于不同沉积环境,草莓状黄铁矿形成于缺氧还原环境,自形-半自形黄铁矿形成于贫氧环境,胶状他形黄铁矿指示沉积过程有热液活动的参与。测试井牛蹄塘组整体处于较开放的沉积水体,上段为含氧-贫氧环境,硫同位素整体变轻且发生负漂;中段为较缺氧环境,硫同位素跨度大且发生正漂;下段为还原性更强的沉积环境,硫同位素小幅度负漂。黄铁矿含量与有机质富集密切相关,与黄铁矿有关的孔隙为页岩气吸附、保存及运移提供载体,且草莓状黄铁矿指示的缺氧硫化环境更利于有机质保存。研究工作系统梳理了黄铁矿对牛蹄塘组页岩沉积环境及储层页岩气富集的指示作用,为页岩气勘探提供指示。     

陶枣煤田晚古生代煤中硫及伴生有害元素分布特征

对山东陶枣煤田晚古生代洪进行了形态硫分析、煤中黄铁矿伴生无奈的探针测试及煤中微量元素中子活化分析,结果表明,高硫煤中有害物质主要来自煤中黄铁矿,黄铁矿硫占总硫的75％以上,同时黄铁矿中伴生有大量有害元素,其质量分数与种类又与其成因类型有关。黄铁矿中伴生有害元素质量分数约在0．5％至2．5％之间。太原组高硫煤中的有害元素以Cu,As,U,Ph,Mo和Co等为特征,其成因与硫的聚集密切相关。研究还发现,As与Fe存在相关关系,As主要赋存在Fe和Cu的硫化物中。U的富集与海水的影响有关,同时也受岩浆活动的影响。侵入体附近的低灰天然焦含U最高,达10×10－6。根据以上研究结果,推测对于高硫煤采用重液洗选除硫除灰时,也可同时去除大部分有害元素,应予深入研究。     

沉积地层中的黄铁矿形态及同位素特征初探——以华南埃迪卡拉纪深水相地层为例

地质历史时期新元古代大气氧含量普遍较低。在硫酸盐还原细菌作用下,作为海洋重要的氧化性离子,陆源硫酸根离子有效促进了深层海水的氧化进程。在此过程中,硫元素在硫酸根和黄铁矿之间发生显著同位素分馏,其分馏程度可反推当时古海洋的氧化还原状态。沉积地层中的黄铁矿普遍具有多种形态,不同形态黄铁矿的形成环境多有不同。如草莓状黄铁矿多形成于底层缺氧水体或沉积物的浅表面,而大颗粒单晶黄铁矿或脉状黄铁矿则多沉积于成岩早期的沉积物孔隙或形成于成岩后期的热液改造。与草莓状黄铁矿不同,大颗粒单晶或脉状黄铁矿的硫同位素组成并不能反映沉积时期的古海洋氧化还原条件。判定沉积地层中不同形态的黄铁矿及形成过程,是获得有效反映海洋沉积环境硫同位素组成特征的基本前提。简要总结了地质历史时期沉积地层中的黄铁矿类型及矿物形成过程,并以华南埃迪卡拉纪蓝田组岩芯样品为例,识别出各个样品中的黄铁矿形态组成特征,对比分析了全岩黄铁矿与样品中大颗粒黄铁矿硫同位素组成差异。研究结果表明:不同岩性样品中黄铁矿的形态种类及含量均存在差异。页岩样品保存有更好形态的自形晶以及草莓状黄铁矿;碳酸盐岩样品中具有较多自形晶以及他形晶黄铁矿,并且其中的少量草莓状黄铁矿遭受后期成岩作用而发生不同程度的晶体蚀变。样品中大颗粒黄铁矿的硫同位素值（δ34S_L-pyr）通常显著高于全岩黄铁矿的硫同位素值（δ34S_T-pyr）,最大差值可达48.5‰。在利用黄铁矿的硫同位素组成来反推当时古海洋环境时,需要区分不同形态黄铁矿,仔细剔除大颗粒黄铁矿,降低成岩期黄铁矿对样品中硫同位素组成的影响。更细致的微区黄铁矿硫同位素分析工作将依赖于SIMS分析测试手段进行。     

西南晚二叠世煤中硫的赋存状况及成因探讨

本文在综合整理西南云贵川三省晚二叠世煤中硫的大量测试数据和煤中黄铁矿进行镜下研究的基础上,概述了各主要煤层的硫分在横向及纵向上的分布特征及变化趋势,分析了硫与灰、全硫与成分硫之间的相关关系,研究了黄铁矿的赋存状态及可选性,并探讨了本区煤中硫的形成及其与沉积环境的关系。     

贵州盘县谢家河沟煤矿煤中硫特征及其成因分析

根据地质勘探资料和煤心煤样的分析结果,对贵州盘县谢家河沟煤矿可采煤层煤中硫的特征及其成因进行了分析。结果表明:该区可采煤层从特低硫煤-高硫煤均有,龙潭组下段煤层为高硫煤,龙潭组上段下部为低硫-特低硫煤,龙潭组上段上部为中高-高硫煤;研究区煤中硫主要与硫的来源和沉积环境有关,龙潭组早期以泻湖-潮坪沉积体系为主、晚期以三角洲-潮坪沉积体系为主。     

煤中黄铁矿的成因研究

本文在系统地研究四川晚二叠世高硫煤中黄铁矿矿物学的基础上，运用微区电子探针、中子活化、Ｘ光电子能谱和硫同位素等多 种方法综合地研究煤中黄铁矿的结构、成分、价态及同位素等成因标型特征，对黄铁矿标型特征进行了成因探讨，有效地判别了成岩期形成的Ｉ型脉状黄铁矿及后生热液Ⅱ型脉状黄铁矿。同时提出直接沉淀系列（自形晶→集合→聚晶）和复杂成因（微粒、莓粒→圆球→结核→团块）等两大类成因演化模式。它不仅对不同类型     

淮北煤田煤矿中过渡金属元素对生烃能力的影响

采用X射线荧光光谱分析仪(XRF)并结合煤样灰分实验及消解实验,对淮北煤田任楼煤矿、袁庄煤矿煤样中过渡金属元素进行分析研究表明,淮北煤田煤中Fe元素的含量相对最高,其次为Ti元素,而Cu、Mo、V、Mn等过渡金属元素的含量相对较少;Fe与S含量之间的相关性很好,主要以硫化物黄铁矿的形式赋存于煤矿中;Mn元素具有较强的亲硫性,并以硫化物的形式,以黄铁矿为载体赋存于煤矿中;通过对原煤与去除铁元素的煤进行热解烃含量测试,可于得出淮北煤田煤中铁元素对煤成烃具有重要的催化作用。     

沁水煤田15号煤中氟的赋存状态及其沉积环境分析

氟是煤中有害元素之一,燃煤型氟排放造成的污染已经对人类的健康安全构成威胁。研究煤中氟赋存状态及其沉积环境,对掌握高氟煤分布规律及控制燃煤造成的氟排放具有重要意义。通过对沁水煤田内6座煤矿15号煤样品的分析发现:煤中氟含量与灰分显著相关,与黄铁矿硫、有机硫无相关关系,表明煤中氟主要以无机物形式赋存,且与含硫矿物无关;与钾、镁、硅、铝等元素含量具有显著的相关关系,表明氟有可能的主要赋存形式为金云母、氟金云母等矿物,以及以吸附存在于高岭石、勃姆石、伊蒙混层等黏土矿物中;与钙、磷元素含量无显著相关性,表明氟不以氟磷灰石、含氟羟基磷灰石等矿物大量赋存。此外,通过对沁水煤田15号煤的沉积环境分析发现,弱还原环境、较低盐度、偏酸性、较强的水动力条件有利于该区域煤中氟的富集。     

卧龙湖煤矿岩浆蚀变煤层中汞的分布与赋存特征

系统采集淮北卧龙湖煤矿岩浆蚀变煤层中岩浆岩、煤及顶底板岩石样品,测试分析了样品中汞、灰分、挥发分、水 分以及各形态硫的含量,探讨了岩浆蚀变煤层中汞的分布与赋存特征。结果表明：（1） 岩浆侵入导致煤中灰分升高,挥发 分降低,煤中硫主要以黄铁矿硫和有机硫存在;（2） 岩浆侵入导致煤中汞的富集,卧龙湖煤矿岩浆蚀变煤层中汞的平均含 量高达0.23×10-6,是华北石炭-二叠纪煤、中国煤以及美国煤中汞的平均含量的1.4 倍,1.2 倍和1.3 倍;（3） 煤中汞的含量 随离岩浆侵入体距离增大有逐渐降低的趋势,但在煤岩接触带附近,汞在岩浆侵入体上方和下方的煤中呈现不同的分布特 征;（4） 煤中的汞主要以无机结合态的形式存在,且大部分赋存在煤中的黄铁矿中,同时亦存在与有机硫结合的汞。岩浆 热液对煤层的侵入,导致煤质以及煤中汞的含量和赋存方式发生了显著变化。     

新西兰北岛红树林沉积物中黄铁矿微观形貌特征及其环境指示意义

为探究红树林沉积环境自生黄铁矿形貌特征及其分布规律,利用新西兰北岛红树林沼泽区三个不同植被带采集的沉积物柱状样品,在偏光显微镜及扫描电镜下对其不同深度沉积物样品中黄铁矿数量及形貌特征进行了分类、统计。结果表明:(1)三个植被带沉积物样品中均存在莓球状黄铁矿、团块状黄铁矿、结核状黄铁矿及晶粒状黄铁矿,且结核状黄铁矿占比最高;(2)莓球状黄铁矿平均粒径7.77μm,微晶形态以八面体和五角十二面体型为主;(3)相比光滩区、内部林区两个植被带,红树林林缘区沉积物的莓球状黄铁矿粒径变幅较大,自形晶含量最高。初步判断本研究区沉积环境属于贫氧沉积环境,红树林林缘区水环境动荡,黄铁矿发育程度较高。相比中国海南省、厦门红树林湿地及美国西海岸Elkhorn Slough盐沼湿地沉积环境,本研究区红树林沉积环境更封闭,促进了自形晶的广泛发育。     

K2煤层煤中黄铁矿的特征及其可选性预测

对四川天府矿务局磨心坡矿Ｋ２煤层（主采煤层）煤中硫的主要赋存形式－黄铁矿进行详细研究,从宏观和微观上揭示了它的粒度,形态,分布,嵌布等特征,并据此对Ｋ２煤层煤中友的可选性进行了评价。     

华北晚古生代煤中黄铁矿赋存特征与地质成因研究

应用煤岩学、煤化学、元素地球化学、同位素地球化学等科学的理论和方法,对华北晚古代８层主采煤层中黄铁矿的赋存特征和地质成因进行了全面而系统的研究。结果表明,镜下可划分出莓球状、自形粒状、鱼子状、块状、均一球形、他形、结核状和节理裂隙充填等八种类型的黄铁矿。根据黄铁矿的形态、大小、共生组合关系,与其他组分的空间配置关系,黄铁矿的Ｓ、Ｆｅ含量及Ｓ／Ｆｅ原子比以及伴生元素等特征,划分出四个不同的形成世代．     

四川晚二叠世煤中硫与成煤环境的关系

本文从沉积学、成煤环境、地球化学等方面研究了煤中硫的分布规律，并详细阐明了煤中硫与成煤环境的关系。研究表明:煤中硫的赋存状况，不仅受成煤环境的影响，而且受其顶板沉积环境的影响。成煤环境奠定了煤中硫的分布基础，而顶板环境则是促使煤富硫、高硫的重要因素。微咸水浑水潮坪的顶板沉积环境，导致了下伏煤高黄铁矿硫，而咸水的清水潮坪顶板环境则导致下伏煤高有机硫。     

云南昭通矿区龙潭组C5煤层煤中硫分布特征及成因

云南昭通矿区无烟煤资源量大,全硫含量偏高,通过对龙潭组C5煤层煤中硫的分布特征及成因分析,认为煤中硫含量变化规律受沉积环境控制,从东到西由海陆交互相过渡为陆相,硫含量总体逐渐降低,由高硫煤变为低硫煤,煤中全硫含量与硫铁矿硫含量成正相关;高硫煤的成因与硫的来源、沉积环境、古陆顶面及沉积基底广泛分布的玄武岩、凝灰岩有关.     

内蒙古乌达矿区煤中硫的同位素组成及演化特征

通过对内蒙古乌达矿区高硫煤９煤层和低硫煤１３煤层剖而上有机硫和黄铁矿硫同位素的测定,结合煤岩学综合分析,着重论述了煤中硫同位素的分布特点及成因,分析了有机硫同位素和黄铁矿硫同位素之间及其和全硫的关系,提出高硫煤硫同位素形成过程中在剖面上具有层次性和时间上具有相向性,层次性表现为随泥炭沼泽深度的增加,体系对ＳＯ４＾２－和Ｈ２Ｓ的开放程度及黄铁矿的形成对＾３２ＳＯ４＾２－的过滤性;相向性有仅表现为泥岩     

淮北宿临矿区构造煤中黄铁矿赋存特征及其地质控制

通过淮北宿临矿区不同类型构造煤中黄铁矿形态和分布的显微观测,结合常量及伴生元素分布特征分析,探讨了构造煤中黄铁矿的分布规律、形成机制及其地质控制作用。黄铁矿是典型的多期成因矿物,其分布受沉积环境和应力-应变环境共同作用,可划分为4 个形成阶段12 种类型;构造煤中的Co、Sb、Mn 等元素与黄铁矿关系密切,其分布反映应力-应变环境;进一步发现构造煤中的Hg 与硫化铁硫（Sp.d）呈良好相关性,随构造煤变形程度的增加呈“高-低-高”的演变趋势,受构造煤形成的动力学机制影响;构造煤中的黄铁矿可分为同生和后生两种模式,前者受控于沉积环境和古构造条件,而后者与构造改造和构造煤变形相关。分析认为,脆性变形阶段煤体结构的物理变化及过程为黄铁矿发育提供了赋存空间和条件,而韧性变形阶段中的动力变质和力化学作用为元素的迁移、散失及富集提供了动力,从而影响了黄铁矿的形成类型和分布。     

宁东煤田红墩子矿区煤中硫分布特征及成因分析

宁夏油气资源贫乏,宁东能源化工基地高速发展,煤炭资源需求逐年增大。红墩子矿区是宁东能源化工基地的重要原煤产地,但矿区高硫煤资源量占矿区煤炭总资源量的13.56%,很大程度上限制了煤炭资源的开发与利用,因此开发利用高硫煤是解决宁东地区能源安全及保障能源供应的重要途径。在利用煤炭勘查及相关研究成果资料的基础上,完成了红墩子矿区煤岩层对比,分析了矿区各成煤时代的沉积环境及古地理特征,揭示了煤中硫空间非均质性的分异机制及赋存特征。结果表明：从平面分布来看,山西组4煤为低硫煤,原煤全硫(S_t,d)为0.07%～2.05%,平均0.74%,呈北高南低的分布态势;太原组8煤为中高硫煤,原煤全硫(S_t,d)平均2.58%,高硫煤零星分布,矿区中部和西部地区中高硫煤分布较广;太原组9煤原煤全硫(S_t,d)平均2.49%,矿区东部硫分整体较高,高硫煤分布于东部及南部。矿区内煤中硫分的富集整体呈由东向西的迁移规律。从形成时代来看,山西组到太原组的煤中硫含量显著增加,体现了煤中硫分的富集受海相沉积和陆相沉积的差异影响。     

高硫煤中硫的地质演化模式——以内蒙古乌达矿区为例

以内蒙古乌达矿区为例，通过对高硫煤9煤层中黄铁矿和有机硫同位素的测定（有机硫同位素δ^34S=-12.3‰-5.8‰，黄铁矿硫同位素δ^34S=-18.7‰-1.1‰），结合煤岩学特征的综合分析以及黄铁矿化菌落和蓝藻胶壳的发现，提出了庙充煤中硫的党政军化模式，认为高硫煤中主要来源的硫的同位素由于硫酸盐的异化细菌还原作用导致大规模分馏，使之趋于负值，在高硫煤形成过程中，黄铁矿和有机硫表现出形成初期Fe^2 和有机质对硫离子的争夺性、形成过程中在剖面上的层次性、阶段性和时间上的相向性，层次性和阶段性表现为沼泽体系对SO4^2-和H2S的开放程度及黄铁矿的形成对^32SO4^2-的过滤性，相向性表现为泥炭聚积初期和晚期，Fe^2 和SO4^2-对高硫煤形成做出了贡献，具有剖面上的对称特点。