贵州凯里梁山组高硫煤中稀土元素的富集及其地质成因

基于电感耦合等离子质谱、X射线衍射等测试结果,分析了贵州省东部凯里地区下二叠统梁山组高硫煤中稀土元素的分布特征,探讨了稀土元素在煤中赋存方式和地质成因。结果表明:凯里煤中稀土元素含量远高于中国煤、美国煤和世界煤中稀土元素含量的平均值,轻稀土元素相对富集,煤层中稀土元素的物质来源具有一致性。研究认为:煤中稀土元素的赋存与黄铁矿有关,也存在一部分稀土元素通过原生富集而赋存在惰质组和壳质组中的可能性;相对较弱的泥炭沼泽水动力条件以及偏碱性还原的环境更有利于稀土元素在煤中的富集,海水对泥炭沼泽的影响是造成煤中富硫以及利于稀土元素富集环境条件发育的一个重要原因。     

渭北煤田下峪口矿二叠纪煤中稀土元素地球化学研究

运用电感耦合等离子体质谱（ICP MS）对渭北煤田韩城下峪口矿二叠纪主采煤层及其顶底板中的稀土元素进行了测定。在此基础上,全面分析了稀土元素的含量特征和分布模式,探讨渭北煤田二叠纪煤中稀土元素的主要来源及赋存状态。结果表明：与华北和中国煤均值相比,本区煤层中稀土元素相对不富集,∑REY平均含量为87.70 μg/g;剖面上,2号煤中稀土含量稍高于3号煤,3号煤层中自上而下,稀土元素含量呈降低的趋势,在顶底板中出现富集。研究区煤层中轻稀土元素相对于重稀土元素明显富集,Ce呈微弱正异常,成煤沼泽受海水的影响程度较小。Eu明显负异常,且∑REY含量与CaO含量呈负相关关系,说明当时的成煤环境为酸性还原环境。煤层与其顶底板样品中稀土元素分布模式相似,成煤期间物质来源基本一致,陆源物质供应相对稳定。煤中稀土元素含量与灰分呈不太显著的正相关关系（R=0.216）,表明煤中稀土元素可能以无机态和有机吸附态共存。     

华北晚古生代煤的稀土元素地球化学特征

采用仪器中子活化分析法(INAA)测定了华北晚古生代石炭纪-二叠纪58个煤及煤层夹矸和顶底板样品的稀土元素含量。通过对稀土元素地球化学特征的研究表明,华北晚古生代煤中稀土元素总量绝大多数变化于30×10~(-6)～80×10~(-6)之间,平均为56×10~(-6),属正常水平;靠近物源区的华北北部太原组比远离物源区并且受陆表海影响的华北南部太原组更加富集稀土元素;稀土元素总量还受煤中灰分所影响,与煤的灰分产率成正相关关系,尤其与<2μm的粘土矿物密切相关。这证明稀土元素在煤中的聚集过程中陆源物质起重要作用。煤中LREE明显富集,LREE/HREE一般在2～8之间,与高灰低硫煤相比,低灰高硫煤中其比值较低,该比值在顶底板岩石中达12以上,在黄铁矿结核中最高,达21,表明受海水影响的还原环境中HREE与有机质更具亲和力。稀土元素中普遍存在Eu亏损现象。在整个华北地区,正常煤层内的稀土元素分布模式十分相似,表明在华北晚古生代石炭纪-二叠纪成煤期间,保持有相对稳定的陆源物质供应。在低灰煤中,稀土元素主要由细粒的吸附灰分和生物灰分所承载,有机物质同时也吸附了一定比例的REE。受岩浆活动影响的煤其稀土元素总量最高,岩浆物质加入可以促使煤中稀土元素增加,并会导致稀土元素分布模式出现异常,同时常伴随有如U、W和A     

淮北花沟西井田煤中微量元素及其环境意义分析

通过对30件煤样微量元素含量的测定,分煤层、分类型(稀土元素、环境意义微量元素)讨论了煤中微量元素的分布特征。研究发现各样品的稀土元素主要赋存于矿物质中,稀土元素含量均呈正常质量分数水平分布,各煤层的稀土元素分布表现为轻稀土富集、重稀土亏损。受陆源影响的煤,ΣREE含量高,稀土元素主要由陆源物质继承而来。受海水影响的煤,ΣREE含量低,分布模式具有海水性质。形成后受河流冲刷的煤,灰分增加,煤中稀土元素含量增加。该研究成果为煤炭资源的合理开发和利用提供基础资料。     

淮南朱集井田二叠纪煤中稀土元素地球化学特征及其地质解释

采用电感耦合等离子体-光学发射光谱仪(ICP-OES),系统测定了淮南朱集井田二叠纪3个沉积组11个煤层371个煤样品的稀土元素含量.通过对煤中稀土元素地球化学参数分析,得出以下认识:朱集煤中稀土元素总量位于86×10-6～143×10-6范围内,平均值为112×10-6;稀土元素具有指相意义,靠近物源区的上、下石盒子组煤中稀土元素总量比远离物源区受陆表海影响的山西组煤分别高出38％和25％;上、下石盒子组及山西组煤中稀土元素分配模式总体属于轻稀土富集、重稀土亏损型,轻稀土曲线段呈“右倾”趋势,重稀土曲线段则较为“平坦”;样品δEu变化范围为0.52～0.80,平均值为0.59,Eu中度负异常,指示成煤沼泽受陆源碎屑影响较大;样品δCe变化范围为0.93～1.04,平均值为0.99,Ce含量无异常,指示成煤沼泽受海水影响较小;煤中稀土元素总量与煤中灰分呈不太显著的正相关关系(R=0.59),说明成煤过程中陆源碎屑物质所携带的部分稀土元素可能吸附在煤的有机质中.原煤X射线衍射图谱(XRD)和光学煤岩薄片显示煤中矿物以石英和粘土矿物为主,高岭石可能是稀土元素的无机载体.另外,稀土元素与陆源碎屑元素(Si、A1、Ti、Ni、Sc和Se等)相关性较好,而与海相元素(B、Sr和Ca)相关性不明显.     

淮南朱集井田二叠纪煤中稀土元素地球化学特征

采用电感耦合等离子体-光学发射光谱仪(ICP-OES),系统测定了淮南朱集井田二叠纪3个沉积组11个煤层371个煤样品的稀土元素含量。通过对煤中稀土元素地球化学参数分析,得出以下认识:朱集煤中稀土元素总量位于86×10-6～143×10-6范围内,平均值为112×10-6;稀土元素具有指相意义,靠近物源区的上、下石盒子组煤中稀土元素总量比远离物源区受陆表海影响的山西组煤分别高出38%和25%;上、下石盒子组及山西组煤中稀土元素分配模式总体属于轻稀土富集、重稀土亏损型,轻稀土曲线段呈"右倾"趋势,重稀土曲线段则较为"平坦";样品δEu变化范围为0.52～0.80,平均值为0.59,Eu中度负异常,指示成煤沼泽受陆源碎屑影响较大;样品δCe变化范围为0.93～1.04,平均值为0.99,Ce含量无异常,指示成煤沼泽受海水影响较小;煤中稀土元素总量与煤中灰分呈不太显著的正相关关系(R=0.59),说明成煤过程中陆源碎屑物质所携带的部分稀土元素可能吸附在煤的有机质中。原煤X射线衍射图谱(XRD)和光学煤岩薄片显示煤中矿物以石英和粘土矿物为主,高岭石可能是稀土元素的无机载体。另外,稀土元素与陆源碎屑元素(Si、Al、Ti、Ni、Sc和Se等)相关性较好,而与海相元素(B、Sr和Ca)相关性不明显。     

青海木里煤田聚乎更矿区煤中稀土元素地球化学特征及其对成煤环境的指示

运用高分辨电感耦合等离子质谱(ICP-MS)、X射线荧光光谱、光学显微镜及煤的工业分析对聚乎更矿区主采煤层下1煤层及其顶底板中的稀土元素、主量元素、显微组分及工业组分进行测定,分析稀土元素的含量、地球化学特征和分布模式对成煤环境的指示。结果表明:聚乎更矿区下1煤中稀土元素平均含量为23.01×10~(-6),相对不富集; LREE/HREE平均值为3.38;表明轻稀土元素较重稀土元素富集;下1煤层顶底板泥岩中,稀土元素相对富集,稀土元素总量远高于煤中,均值为煤中的8.6倍,轻稀土元素明显富集。顶底板与煤中稀土元素分配模式相似,受煤炭堆积沼泽水体变化和后期热液作用的影响,稀土元素含量有轻微的分异,煤中稀土元素与陆源岩关系密切。煤中δEu负异常明显,结构保存指数与凝胶化指数图解显示成煤环境主要为还原环境,与Eu异常指示的成煤环境一致。Ce呈现负异常,可能与其处于强的还原环境有关。煤中稀土元素与灰分呈中等正相关关系,与SiO_2呈正相关关系,表明聚乎更矿区下1煤中稀土元素呈无机态赋存。煤层顶底板泥岩中稀土元素含量与粘土矿物呈明显的正相关关系,其中伊利石含量与稀土元素富集关系最密切。     

河东煤田北部主采煤中稀土元素地球化学特征

采用电感耦合等离子质谱(ICP-MS)、煤岩鉴定及X-衍射分析等方法分析了河东煤田北部主采8号及13号煤中稀土元素的地球化学特征及矿物组成特征,探讨了煤中稀土元素的赋存状态及主要来源。结果表明:河东煤田北部8号和13号煤中稀土总量(ΣREE)均高于华北晚古生代煤及中国煤中稀土总量平均值,稀土元素相对富集。8号和13号煤具有相似的稀土元素地球化学参数和稀土元素分布模式,且与华北地区的晚古生代煤中稀土元素地球化学特征及分布模式具有很好的相似性。呈左高右低、Eu存在明显负异常的"V"型曲线;LREE明显富集,HREE相对亏损,LREE和HREE出现较强分异;且轻稀土分异较强,而重稀土分异较弱;Ce具有极弱的负异常,基本正常。整个河东煤田北部8号煤和13号煤层形成的过程中,稀土元素的来源基本一致;且成煤时期,泥炭沼泽具有相对稳定的陆源物质供应,成煤环境均为酸性还原环境。8号和13号煤中的稀土元素可能以无机态和有机吸附态共存,且主要赋存在黏土矿物中;物质来源与整个华北地台晚古生代的沉积具有一致性,主要受阴山古陆陆源物质的影响和控制。     

淮北煤田二叠纪煤中稀土元素地球化学研究

从淮北煤田二叠系10,7,5,4和3煤层中采集34个样品,采用等离子体质谱（ICP-MS）、中子活化（INNA）、等离子体发射光谱（ICP-AES）等方法对样品中主量元素和稀土元素进行了测试,利用X射线衍射等方法对煤中矿物质及其煤质参数进行了测定。在各种测试的基础上,全面分析了稀土元素含量特征、空间分布规律、地球化学参数和分布模式,探讨了淮北煤田二叠纪煤中稀土元素的主要来源及其在煤中的主要赋存方式。研究表明：与华北和国内外其他地区相比,本区煤层中稀土元素相对富集;产于石盒子组煤中的稀土元素含量高于山两组的,在同一煤层中自下而下稀土元素含量有增高趋势,在顶底板中可能出现富集。Ce呈正异常,Eu明显负异常,不同煤层稀土元素的分布模式相似,稀土元素和灰分具有较好的正相关,∑REE与灰分、灰分中的主要元素以及典型陆源灰分中的微量元素正相关,与反映海相的低灰组分相关性较差。结合煤中矿物质的X射线衍射结果,分析获知,淮北煤田二叠纪成煤环境基本不受海水影响,稀土元素主要由陆源供给,而且主要赋存在以高岭石、伊利石为主的粘土矿物中。     

华北若干晚古生代煤中稀土元素的赋存特征

通过对华北聚煤盆地几个主要矿区晚古生代煤系中稀土元素的研究，发现煤系中(煤层、煤层顶板、煤层底板、夹矸)的稀土元素分布复杂，不仅受到宏观地质背景的控制，而且成煤过程中微环境的变化也对稀土元素的分布影响很大。煤系中稀土元素的共同特征是具有明显的δEu亏损，含量的不同是它们的主要差别。煤中稀土元素的含量主要受控于陆源碎屑的供给；山西组煤中稀土元素的含量高于太原组；山西组煤中稀土元素分布在很大程度上继承了母岩的特征；太原组煤中稀土元素的分布和海水的不相似，海水对太原组煤中稀土元素的含量和分布模式影响较小；岩浆接触变质作用可导致煤中稀土元素分布模式的变化，使之趋于岩体稀土元素的分配特征。     

徐州大屯腐泥煤的煤岩煤质和微量元素特征

运用电感耦合等离子质谱（ICP-MS）、冷蒸汽原子吸收光谱（CV-AAS）、显微镜光度计和煤化学等方法,对江苏徐州大屯矿区张双楼12-1号钻孔腐泥煤（太原组17号煤层）和龙固煤矿腐植煤（太原组21号煤层）的煤岩煤质和微量元素特征进行研究。结果显示,徐州大屯矿区腐泥煤中藻类体含量很高,是典型的藻煤,其挥发份产率和氢含量是腐植煤的1.5倍;腐泥煤的Sr/Ba为1.43,腐植煤为0.48,揭示该腐泥煤是在比较开阔的海水中形成的;腐泥煤和腐植煤中的不相容元素在原始地幔标准化曲线上具有一致的Pb显著富集、Ti显著亏损的分布特征,其稀土元素丰度球粒陨石标准化曲线形态相似,均显示轻稀土富集、重稀土相对亏损的特征;腐泥煤中Ce和Eu元素未发生价态变化,腐植煤中Eu显示负异常。     

淮南矿区谢桥矿A组煤底板灰岩组分结构及水化学特征分析

A组煤(1煤)是矿井延伸开采的主要煤层,受底板承压岩溶水威胁。随着开采深度的增加,A组煤层底板灰岩突水几率也随之逐渐增大。采集谢桥矿A组煤层底板石炭系太原组石灰岩样品及对应层位的太灰水样品,并对不同层石灰岩样品进行显微镜下、X射线衍射(XRD)以及X射线荧光光谱(XRF)分析,对水样进行常规离子组分的测试分析,探讨了A组煤石灰岩矿物组成、化学组分及离子含量之间的关系。研究结果表明:太原组C2Ⅰ层和C2Ⅲ层石灰岩孔隙发育,溶蚀能力强,为含水层;C2Ⅱ层石灰岩裂隙不发育,岩溶不发育,为相对隔水层;太灰水中Ca2+、Mg2+、Na+、K+含量主要与石灰岩组成、pH值以及阳离子交换作用有关;Cl-含量与沉积水体盐度相一致。将岩石的矿物学特征与地下水化学组成同时进行研究对A组煤开采可行性分析具有重要现实意义。     

淮北朔里煤矿岩床附近煤的光学性质和稀土元素分布特征

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,研究安徽淮北朔里煤矿5号煤层与侵入岩浆岩(岩床)接触面附近煤的光学性质和稀土元素分布特征。结果显示,与岩床直接接触的热变质煤在光学上显示天然焦的典型特征,除惰质组以外的显微组分大都变成了较粗大颗粒状镶嵌结构体,各向异性显著,小球体发育,微气孔很发育;与岩床间接接触(岩床之下)的热变质煤镶嵌结构体变细,各向异性变弱,微气孔不发育,未见小球体。研究还发现,从岩床下边缘至煤层底板泥岩表面的8个煤分层都显示铈(Ce)严重亏损的特征;在稀土元素标准化曲线上,Ce负异常"V"型谷非常显目,表明岩浆的高温将煤中原来的Ce3+氧化成Ce4+而与其它三价稀土元素(RE3+)发生了分离。数据显示,在朔里煤矿岩床接触变质煤中,稀土元素丰度与煤的灰分产率没有显著的相关性,表明岩浆熔体中的微量元素迁移到周围煤中并未造成灰分产率大量提高。     

晋城矿区王台铺煤矿采空区积水防治探讨

晋城矿区王台铺煤矿经过多年的开采,上煤组（3#煤）资源枯竭,目前开采下组煤（9#煤和15#煤）,面临着上组煤采空区积水的威胁。运用地质资料和瞬变电磁法对该矿九五盘区上部采空区积水进行了预测。井下的泄水孔排水量证实,运用地质分析法预测的水量偏大,瞬变电磁法的水量偏小,但总体误差不大。本次泄水的成功,可解放9＊煤层145万t的可采储量,确保矿井采掘衔接的正常,同时也可从根本上杜绝了矿井突水事故的发生。     

山东济宁三号煤矿上组煤水文地质条件分析

济宁三号煤矿目前开采的煤层为上组煤的3煤(3上、3下煤),自投产以来,发生多次涌水,如13下01综放面侏罗系底部含水层最大涌水量达533.84m3/h,63下01综放3煤顶板砂岩最大涌水量527m3/h,曾一度出现工作面局部被淹而导致停产,对矿井的安全高效生产构成了极大的威胁。在综合分析研究上组煤顶板各含水层的水文地质特征和充水条件的基础上,认为上组煤(3上、3下煤)开采时的直接充水水源为3煤顶板砂岩含水层;间接充水水源是侏罗系含水层水以及局部地区对侏罗系含水层起补给作用的第四系含水层;部分地区侏罗系含水层被采动裂隙导通而成为直接充水水源,大部分地段第四系底部均为粘土,有效的阻隔了第四系与下伏侏罗系含水层的水力联系,对下伏含水层补给微弱;充水通道主要有断层、采动裂隙、封闭不良钻孔和破坏的井筒。为指导下一步煤矿生产预防水害事故提供了依据。     

宁夏冯记沟煤矿水文地质特征及矿井水利用分析

冯记沟煤矿地处西部干旱区,地表水及地下水极为贫乏。矿井井下的主要含水区段为侏罗系直罗砂岩含水层（Ⅱ）、一煤-六煤砂岩含水层（Ⅲ）和采空区积水。现生产二号井煤矿开采过程中,由于三煤层顶板的垮落,裂隙增加,Ⅲ含水层与Ⅱ含水层连为一体。目前二号井的正常涌水量为115m^3／h,最大涌水量280m^3／h。根据勘探资料及水质分析结果,对矿区地下水进行了评价,认为矿井地下水不宜作生活饮用水,处理后可做为锅炉用水、冷却用水、绿化灌溉用水及混凝土建筑用水。     

平朔矿区安太堡煤矿9^#煤的有机地球化学特征

9^#煤是安太堡煤矿的主要可采煤层之一,宏观煤岩类型为半暗型煤。通过对煤中可溶有机质成分特征及饱和烃、芳香烃中各项生物指标化合物含量进行分析,得出：（1）样品中较高的芘含量反映煤样中的成煤母质中陆源高等植物占优势;（2）OEP指数和芳香烃中MPI指数均呈现低值,指示有机质的成熟度较低;（3）Pr/Ph值变化较大,氧芴含量稍高,指示成煤环境海侵频繁,氧化还原沉积环境交替。     

潞安矿区3号煤层瓦斯构造控制因素分析

以潞安矿区备煤矿3煤层瓦斯含量为依据,运用瓦斯赋存构造逐级控制理论研究了矿区瓦斯赋存特征。,分析认为,矿区瓦斯浅部含量低,深部含量高,各矿瓦斯涌出由东向西呈现逐渐增加的趋势;以两大断褶带为界限,将矿区划分为北部（I）、中部（Ⅱ）和南部（Ⅲ）三个瓦斯地质单元：I区井田总体处于拉张体制下形成,使得井田内部分瓦斯得到释放;Ⅱ区东部近东西向断裂处于拉张体制,使得瓦斯大量逸散,至西部构造变形微弱,近南北向的褶曲和逆断裂有利于瓦斯保存,成为高瓦斯区;Ⅲ区构造复杂,尤其在深部,褶曲构造受后期构造运动影响较小,煤层瓦斯富集．瓦斯压力较大。     

淮南煤田丁集井田B组煤中硼元素与沉积环境演化分析

为了查清丁集矿区B组煤层的沉积环境及其赋存规律,对井田内3个补勘钻孔中142件煤样进行了测试分析,特别对硼元素的分布特征及其沉积环境进行了详细的探讨与分析,结果表明:从4-1煤至8煤硼元素呈现总体下降的趋势;B组煤层沉积在以咸水为主导的多变环境下,且大部分煤层沉积在半咸水—咸水的环境中;多变的沉积环境致使B组煤中部分煤层出现分叉与合并现象、其厚度较薄且间距较小。