黔西火烧铺矿区晚二叠世煤中伴生元素的地球化学特征

摘要

煤中伴生元素的运移和富集是多种地质因素共同作用的结果.晚二叠世是我国黔西地区重要的聚煤期,该时期煤中微量元素含量变化比较大,尤其富含砷、钴、氟、汞等元素.晚二叠世的火山活动和后期的低温热液活动是该区含煤岩系最为典型的地质作用.本文使用X射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和X射线衍射(XRD)、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)等对黔西火烧铺矿区煤层中常量和微量元素进行定性和定量分析,并讨论它们的地球化学特征及地质意义。火烧铺矿煤中稀土元素以中稀土和重稀土为主，总体表现不富集。火烧铺矿煤中δEu为0.37～0.61，平均为0.47，呈负异常。Eu的负异常通常认为是由源岩继承下来的，在陆源岩中Eu一般呈负异常。7#煤层δCe为0.64，呈负异常，其他煤层无异常。可以推断火烧铺矿煤中稀土元素受陆源碎屑的控制，7#煤成煤过程中受到了海水的影响。根据稀土元素与各相关参数之间的相关性关系以及各种常量元素的可能赋存形态，认为火烧铺煤中轻稀土倾向于碳酸盐结合态及有机态，中稀土倾向于钙质碳酸盐结合态、有机态及磷酸盐矿物或含钛矿物中，重稀土表现出更强的碳酸盐结合态和有机态。Si应与晚二叠世初期康滇古陆喷发的基性玄武岩流的风化产物、火山物质高温成因以及后生成因的脉状石英有关；Al主要来源于泥炭聚积时陆源碎屑和后生成因的脉状黏土矿物；Fe富集与同沉积的火山灰喷发作用、火山物质经过高度混杂组成的特殊物质以及后生成因的富铁硅质或富铁钙质低温热液有关；方解石是Ca在火烧铺煤中的主要载体，主要充填在煤裂隙中，有时以晶簇的形式出现。(Fe2O3+CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)数据显示火烧铺矿煤层沉积环境为陆相泥炭沼泽。根据微量元素的地球化学参数认为，火烧铺矿沉积环境为潮湿气候的三角洲相。造成微量元素富集的影响因素有陆源碎屑供给、低温热液流体、火山灰、地下水和岩浆热液，其中低温热液流体影响应是火烧铺矿煤中微量元素局部异常富集和赋存状态的主控地质因素。