金源煤矿3号煤中微量元素的地球化学特征

摘要

本文运用煤田地质学、矿物学、地球化学和统计学等理论知识，使用光学显微镜、SEM-EDS、LTA-XRD、XRF、ICP-MS以及测汞仪等分析测试技术，对金源煤矿3号煤层中矿物特征及元素的含量、分布规律和有害元素的赋存状态进行研究，并总结出控制煤中有害元素富集的主要地质因素。 滕南煤田金源煤矿3号煤具有低灰、特低硫、高发热量、中高挥发分煤的特征。在光学显微镜下，煤中镜质组含量最高，惰质组的含量次之，壳质组含量最低。X-射线衍射与带能谱的扫描电镜分析结果显示，矿物主要组成为石英、高岭石、铁白云石、方解石，与火山事件响应的矿物组成主要有硅铝酸盐矿物、尖角状与港湾状的石英和脉状与裂隙充填状的碳酸盐矿物。 与中国煤中常量元素均值相比较，研究区煤中只有CaO与MgO的平均值接近于中国煤均值，其他氧化物均低于中国值。研究区煤中SiO2/Al2O3值表明金源煤矿3号煤层中有大量游离态的SiO2存在。金源煤矿含煤岩系顶底板以及夹矸中Al2O3/TiO2的值与CIA值说明所研究泥质岩的母岩组成以长英质岩浆沉积物为主，且源区岩石遭受强烈的风化作用。故根据成煤期沉积环境，结合古地形和古流水特征，确定蒙山凸起可能是物源区。 与中国煤均值相比，Li、Sc、V、Cr、Cu、Ga、Rb、Sr、Ba、Th、U和Hg在煤层中的富集系数CC显示出正常状态。相关性分析表明，煤层中Be、V、Cr、Cu、Mo、Pb、Th、U和Hg赋存于硅酸盐矿物中，V、Mo和Th表现出一定的无机和有机的亲和性，Pb和Hg也赋存于硫化物矿物中，Ba和Sr赋存于碳酸盐矿物中。 在稀土元素地球化学特征方面，由于煤层受到高温热液影响会呈现 δEu 正异常，抵消了继承自源岩的负异常特征，最终表现为δEu极弱的负异常。 总体而言，金源煤矿有害元素富集的主要控制因素为空降火山灰和多期次热液流体。滕南矿区是山东省晚古生代火山岩主要分布区，火山碎屑可能来自于大陆边缘环境下的华北地台东南部火山源。滕南矿区内的岩浆岩根据年龄值和岩浆岩岩性分析认为，是白垩纪三期次岩浆活动的产物。

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