枣庄煤田太原组煤中微量元素地球化学特征

采用中子活化法测定了山东枣庄煤田晚古生代太原组高硫煤层中的微量元素质量分数 ,用数理统计方法取得了高硫煤中微量元素的浓度分布范围、平均值和变异系数 ,用逐步聚类分析法和相关分析法分析了微量元素的共生组合关系 ,并用扫描电镜 -能谱分析了不同煤岩组分的微量元素浓度 ,在此基础上结合形态硫分析结果和沉积相分析结果 ,讨论了高硫煤中微量元素的富集因素、聚集机理和成因背景 ,指出受海水影响的沼泽沉积环境不但对煤中形态硫的分布和含量有控制作用 ,同时对煤中微量元素的浓度和共生组合特点也有影响。太原组高硫煤中的微量元素按其成因可分成两组 ,一组是陆源碎屑富集型 ,其含量直接与煤中灰分产率呈正相关关系 ;另一组为盆地内部沉积 -生物作用富集型元素 ,海水的入侵和盆地介质的停滞还原条件和陆源碎屑物质输入量的减少最有利于沉积 -生物作用型元素的富集 ,并以有害元素 Cu、As、 U、 Pb、 Mo、 Sr和 Co的富集为特征。煤中黄铁矿及其他硫化物是许多有害元素的重要载体 ,充分凝胶化的富氢镜质体比其他组分承载和吸附有更多的有害元素。深入研究不同煤层的有害元素的有机亲和性有利于指导煤的合理利用和采用有效的有害元素的去除措施 ,以利于煤的有效和洁净利用     

含煤地层煤与页岩储层纳米级孔隙结构精细对比

煤系中煤层气与页岩气均以游离、吸附为主的赋存方式叠置成藏于煤与页岩储层中,二者赋存富集机理与其纳米级孔隙结构密切相关。借助高压压汞实验、氩离子抛光-扫描电镜实验等手段对沁水盆地太原组煤及页岩储层孔隙特征开展研究,并运用分形法对纳米级孔隙特征进行定量评价,从孔隙孔径分布特征、孔隙分形特征、孔隙成因类型等角度进行沁水盆地太原组煤层与页岩孔隙特征的对比。研究表明,沁水盆地太原组页岩与煤储层孔隙均以纳米级孔隙发育占主体,同时孔径分布差异明显,且煤储层孔隙孔容及比表面积远大于页岩储层;页岩储层小孔及微孔中半封闭孔较多,连通性较差;从孔隙分形数据上来看,页岩与煤储层中小于25nm的孔隙在形态、空间复杂程度方面差异较大,而大于25nm的孔隙却相近。煤与页岩储层纳米孔隙结构主要受沉积及成岩作用共同控制。该研究成果对本区页岩气与煤层气勘探开发具有指导意义。     

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。     

宁夏任家庄煤矿9~#煤中硫的地球化学特征及其沉积环境

煤中硫的研究对高硫煤的开采、加工和利用具有重要意义。采用元素分析、形态硫分析、电感耦合等离子质谱等方法分析了任家庄煤矿9~#煤中硫的分布规律、微观赋存状态及沉积环境。结果表明任家庄煤矿9~#煤为中-高硫、高硫煤,有机硫为主,黄铁矿硫次之。黄铁矿的微观赋存形态包括莓球状、自形与半自形细粒状、不规则块状和充填胞腔状。9~#煤形成于海相、干燥、氧化、多期海进海退的沉积环境,煤中硫的形态和含量主要受海水影响。     

吉林白山地区原煤微量元素地球化学特征

对吉林白山地区煤矿主采煤层中的As、B、Ba、Cd、Cu、Hg、Pb、Se、Sr等微量元素进行了分析,结果表明:太原组与山西组由于成煤环境不同,微量元素组成及其质量分数存在一定的差异,太原组原煤中As、B、Hg、Pb、Se、Zn的质量分数明显高于山西组,山西组原煤中Ba、Cr、Cu、Mn、V的质量分数明显高于太原组。白山地区原煤中As、B、Hg、Pb、Se的质量分数明显高于地壳元素平均值,呈富集状态;Co、Cd与地壳平均值接近,其他元素均亏损。与全国煤中微量元素的质量分数平均值相比,As、Ba、Co、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Se、V、Zn的质量分数高于全国平均值。B、Mn、Sr质量分数低于全国平均值。微量元素赋存状态及相关分析表明,Fe与亲硫有害元素As、Cu、Hg、Pb、Se具有显著相关关系,说明煤中黄铁矿及其他硫化物是许多有害微量元素的重要载体。      

吉南地区不同沉积环境原煤微量元素地球化学特征

对吉林南部地区煤矿主采煤层中的As、B、Ba、Cd、Cu、Hg、Pb、Se、Sr等微量元素的分析结果表明，太原组与山西组由于成煤环境不同，微量元素组成及含量存在一定的差异：太原组原煤中As、B、Hg、Pb、Se、Zn的含量明显高于山西组，山西组原煤中Ba、Cr、Cu、Mn、V的含量明显高于太原组。吉南煤区原煤中As、B、Hg、Pb、Se明显高于地壳元素平均值，呈富集状态，Co、Cd与地壳平均值接近，其他元素均亏损。与全国煤中微量元素相比，该区原煤中As、Ba、Co、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Se、V、Zn的含量高于全国平均值，B、Mn、Sr含量低于全国平均值。微量元素赋存状态及相关分析表明，Fe与亲硫有害元素As、Cu、Hg、Pb、Se具有显著相关关系，说明煤中黄铁矿及其他硫化物是许多有害微量元素的重要载体。     

煤变质作用对煤层气赋存和富集的控制--以沁水盆地为例

通过对国内外有关煤变质作用与煤层气形成、赋存和富集关系研究成果的系统总结，阐述了煤变质作用类型及煤变质作用程度与煤层气的生成、吸附量、煤储层孔隙—裂隙系统形成发育及煤层特性的相互关系，认为煤变质作用对煤层气赋存富集的影响集中体现在它对煤储层孔隙一裂隙系统形成发育过程的控制上。并以沁水盆地为例，探讨了高阶煤煤变质作用对煤层气赋存富集的控制作用，提出了对沁水盆地高阶煤煤层气勘探开发研究的几点思考和建议。     

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。     

华北晚古生代煤中有机硫的赋存状态及其成因

为揭示煤中有机硫的赋存状态及其地质成因,采用电子探针微区分析和硫同位素分析技术对华北地区山西大同、太原西山、霍州以及安徽淮南４个矿区的８个层晚古生代的煤层进行了研究,海水的作用对有机硫的聚集起着十分重要的影响。煤的不同显微组分中有机硫的质量分数存在明显差异,镜质组中有机硫的质量分数高于其在惰质组的质量分数。硫在煤中的聚集是一个逐渐累积的过程,有机硫的聚集一般滞后于黄铁矿硫的聚集。泥炭沼泽条件控制着     

The differential enrichment mechanism of thallium in the Huodehong MVT deposit,NE Yunnan Province,China: Evidence from EBSD,LA-ICPMS and TEMSCIEI北大核心CSCD

铊(Tl)是一种战略性关键金属,在高科技领域具有重要用途。作为“稀散元素”之一,Tl主要富集于低温贱金属硫化物矿床中,黄铁矿和白铁矿是其主要载体矿物。滇东北火德红MVT铅锌矿床中黄铁矿和白铁矿显示Tl的富集,其中白铁矿中Tl含量显著高于黄铁矿,为探究Tl在不同矿物之间的差异性富集机制提供了理想对象。本文对火德红矿床共生黄铁矿-白铁矿开展系统的结晶学、矿物学和地球化学研究。电子背散射衍射(EBSD)结果表明,热液黄铁矿、白铁矿晶粒组构具有一定继承性,与闪锌矿紧密共生,暗示为同一成矿事件的产物。激光剥蚀耦合等离子体质谱(LA-ICPMS)原位微量元素含量分析结果显示,黄铁矿和白铁矿中的Tl含量分别为127×10^(-6)~516×10^(-6)和356×10^(-6)~1046×10^(-6),不同含量测点Tl的激光剥蚀时间分辨元素信号曲线均较为平滑,暗示Tl主要以类质同象形式进入黄铁矿和白铁矿晶格。透射电镜(TEM)进一步证实Tl类质同象直接替换Fe为主,即2Tl^(+)←→□(空位)+Fe^(2+)。结合黄铁矿和白铁矿中Tl与Zn含量的正相关关系,本文认为白铁矿中Tl的超常富集可能与偏酸性条件下富Tl、Zn和Fe等金属成矿流体有关。综合研究表明,火德红矿床黄铁矿与白铁矿中Tl的差异性富集与晶体结构、Tl赋存状态无关,而是流体成分、物化条件共同制约的结果,受到矿物和矿床等不同尺度苛刻成矿条件的影响。与闪锌矿共生的白铁矿是未来寻找铊资源的重要方向。     

Geochemistry of Sulfur and Hazardous Elements in Late Paleozoic Coals and Partings from Taozao Coalfield, Shandong Province, China

Intermsoftheharmfulmattersincoalandcoalminingwastes,thefirstisabouthazardouselements ,theotherin cludessulfurandhazardousorganicmatter.Muchresearchontracetoxicelementsandtheirimpactsonenvironmenthasbeeninvestigatedinmanycountries (Goodarzi,1995 ;Finkelman ,1994 ;Chouetal.,1982 ) .Althoughthere searchconcerningthisaspectwasstartedmuchlaterinChi na ,manystudieshavebeenstrengthenedsince 1980 ,andmuchprogresshasbeenmade ,alargenumberofdatahavebeencollected ,andthecomparisonshavebeenmadeforthedata…     

山东济宁高硫煤与低硫煤煤层剖面地球化学特征研究

运用电感耦合等离子质谱（ICP-MS）、X射线荧光光谱（XRF）、离子选择电极（ISE）、显微镜光度计和煤化学等方法,对山东济宁矿区的高硫煤（太原组16号煤层）与低硫煤（山西组3上煤层）剖面的煤岩、煤质和煤地球化学特征进行研究。高硫煤中微量元素在垂向上呈现显著的变化规律：（1）Sr含量从煤层底板到顶板呈增高趋势,而Ba含量则相反;因而Sr/Ba比值从下向上呈逐渐变大趋势（0.04～47.7）;（2）Th/U比值从下向上也呈逐渐变大趋势（0.2～37.1）;（3）As含量在煤层顶板石灰岩（26.1μg/g）、透镜状黄铁矿夹层（14.7～19.3μg/g）中较高;（4）V、Cr、Co、Ni、Cu、Pb、Zn等元素在煤层底部和顶部分层中含量较高,而在煤层中部分层中含量较低;（5）Nb、Ta、Zr、Hf、Ga等元素从煤层的底部到顶部呈逐渐降低趋势;（6）煤中稀土元素总量（REE）,除透镜状黄铁矿夹层（第2、4、11分层）外,其它分层（第1、3、5、6、7、8、9、10分层）显示从上往下逐渐增高之规律性。低硫煤中微量元素的分布和垂向变化与高硫煤明显不同：As含量在14个煤分层中都较低（1.03～3.37μg/g）,Sr/Ba比值从下向上变化不大（0.4～2.2）,各个煤分层中稀土元素总量（REE）呈现随灰份含量增高而增高的变化趋势,低硫煤与高硫煤的稀土元素分布模式差别很大。上述研究结果表明济宁矿区高硫煤与低硫煤在地球化学特征上的差别,反映了上石炭统太原组与下二叠统山西组沉积环境和聚煤条件的差别,具有指相意义;太原组16号煤层中富集的硫及有害微量元素,对环境具有潜在危害。     

沁水盆地阳泉区块太原组煤系页岩孔隙结构特征

页岩孔隙结构是影响页岩气赋存与储集的基本因素之一。为研究高演化海陆过渡相煤系页岩的孔隙结构和评价页岩气储集能力,主要运用扫描电子显微镜、高压压汞、低温N₂和CO₂气体吸附实验方法,对沁水盆地阳泉区块太原组海陆过渡相煤系页岩孔隙微观特征与孔隙结构进行了研究,并分析了太原组煤系页岩孔隙发育的影响因素。研究结果表明:沁水盆地阳泉区块太原组海陆过渡相煤系页岩孔隙度介于2.54%~12.03%之间,平均为6.61%;发育多种类型的孔隙,常见粒间孔、粒内孔和微裂缝,有机质孔不发育;太原组煤系页岩孔隙总孔容介于0.025 5~0.054 7 mL/g之间(平均0.040 1 mL/g),总比表面积介于12.34~43.38 m²/g之间(平均28.74 m²/g),微孔(<2 nm)和介孔(2~50 nm)是页岩气储集的主要载体;有机碳含量、成熟度R_o和黏土矿物含量均对煤系页岩孔隙发育产生积极影响。     

山西沁水盆地东南部上石炭统—下二叠统太原组聚煤环境

山西沁水盆地上石炭统—下二叠统太原组含有重要的可采煤层和煤层气资源,并在该盆地东南部陵川县附城镇一带出露良好露头。基于对太原组露头剖面和部分钻孔资料的研究,综合分析了该组的岩性、沉积构造、实体化石、遗迹化石和沉积序列等沉积特征。(1)太原组灰岩形成于正常浅海(开阔台地)和局限海湾(局限台地)2种沉积环境,其中,L₁灰岩顶部、L₂灰岩中下部、L₄灰岩上部、L₅灰岩顶部、L₇灰岩顶部和L₈灰岩形成于局限海湾环境,其他灰岩层均形成于正常浅海环境;(2)根据太原组煤系岩性组合特征,划分出6个岩性段,各段中的碎屑岩及所含煤层形成于障壁岛(砂岛)、潟湖和潮坪环境中;(3)通过对沉积特征和沉积序列的分析,识别出11种沉积序列类型,提出了太原组煤系发育的岛湖潮坪、局限海湾(潟湖)潮坪和滨岸潮坪等3种聚煤环境模式。该成果可为沁水盆地东南部太原组煤及煤层气勘探与开发提供沉积背景方面的重要信息和理论支撑。     

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。     

煤中有害物质及其对环境的影响研究进展

综述了煤中有害物质的种类、分布赋存特征及对环境的影响研究进展。探讨了煤中黄铁矿的形态、世代交替、有机硫的结构及煤中硫的地质成因。阐述了煤中微量元素的种类、地质分布、赋存状态、迁移聚集机制及其环境危害。并对煤及燃煤产物中多环芳烃的种类、赋存规律及对环境和人类健康的危害进行了详细阐述。最后指出了煤中有害物质研究中存在的问题与发展趋势。     

晋东南沁水盆地石炭纪和二叠纪岩相古地理及聚煤作用研究

晋东南沁水盆地是目前我国进行煤层气勘探开发的主要地区之一，煤层气储层主要分布在石炭系和二叠系，其厚度明显受沉积古地理控制。本文通过对露头及钻井剖面的岩石学和沉积相研究,对该区主要含煤岩系-山西组和太原组进行了岩相古地理和煤储层聚集控制因素分析。太原组以石灰岩、铝土质泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩及砂岩为主，厚度44.90～193.48 m，含多层可采煤层，总厚度0～16.89 m，平均7.19 m。在太原组沉积期，研究区北部发育下三角洲平原相，煤层相对较厚，中部和南部为泻湖相，煤层相对较薄，东南角主要为滨外碳酸盐陆棚相，在晋城一带障壁砂坝相分布区，煤层亦较厚；山西组以砂岩、粉砂岩、泥岩为主，石灰岩仅在局部地区见到，该组厚18.60～213.25 m，含可采煤层1～2层，总厚度0～10.0 m，平均4.20 m，在山西组沉积期，北部以下三角洲平原分流河道相为主，中部和南部以分流间湾相为主，东南部则以河口砂坝相为主，厚煤带都位于中部和南部的三角洲分流间湾地区。总之，太原组富煤地带多与砂岩富集带相吻合，位于北部下三角洲平原和南部障壁砂坝地区，而山西组厚煤带大都位于南部三角洲分流间湾地区。     

安徽二叠纪龙潭组煤中潜在毒害元素分布的因子分析研究

运用因子分析法对安徽二叠纪龙潭组煤层中S、Fe、As、CA、Se、Hg、Ti和Zn等的分布规律进行了研究,研究了这些潜在毒害元素的相关关系,并结合元素地球化学知识给出了这些元素在煤中赋存状态的信息。结果表明:煤层中Pb以方铅矿形式存在于煤中;As、Hg、Sb主要赋存于次生黄铁矿中;Zn和Se主要赋存于闪锌矿中;从元素地球化学性质上讲,Cd应赋存于闪锌矿中,但由于其在煤中的含量较低,造成分析数据的误差较大,从而掩盖了它与Zn之间的相关关系;Ti的赋存状态较为复杂。