卧龙湖煤矿岩浆侵入区煤中汞的环境地球化学研究

摘要

我国东部地区中、新生代岩浆活动频繁，煤的叠加变质作用发育，印支期、燕山期岩浆活动对煤层侵入明显。岩浆热液侵入煤层对煤质、煤层结构和煤炭安全开采影响严重，同时，煤中有害微量元素在岩浆蚀变煤层中富集也被众多研究者所报道。本次研究在充分调研国内外文献及相关科学研究的基础上，以淮北卧龙湖煤矿受岩浆侵入的煤层为研究对象，按距离侵入岩体由近到远采集了一系列煤样，通过X射线衍射、化学实验和精密仪器测试等手段，对煤质、矿物、煤中微量元素以及煤中汞进行了分析和研究，并结合煤地质学、岩石学、矿物学和元素地球化学等学科交叉理论，系统探讨了煤中汞的环境地球化学以及对岩浆侵入的响应规律等科学问题。
　　本研究主要内容包括：⑴岩浆侵入导致煤中水分和灰分升高，挥发分降低，变质程度增高，煤中硫主要以黄铁矿硫和有机硫存在，岩浆热液的高温导致部分有机硫挥发，侵入岩体黄铁矿向煤中渗入导致黄铁矿硫含量增加；⑵岩浆侵入导致煤中汞的富集，岩浆热液侵入导致的物质输入可能是煤中汞富集的主要物质来源；⑶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，可能是高温接触变质、富汞热液流动、黄硫矿渗入以及元素迁移等多种因素共同作用的结果；⑷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，煤中亦存在与有机硫结合的汞，岩浆热液对煤层的侵入，导致煤中汞赋存方式发生了显著变化;(5)卧龙湖煤矿岩浆侵入区煤中Cr和V异常富集，Be、Cd、Mn、Ni和Zn含量较低，Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Se和V等元素的含量随离侵入岩体距离的增大有逐渐增高的趋势，而Ba和Be的含量则逐渐降低;(6)Ba、Be和Cd可能主要赋存在粘土矿物和碳酸盐矿物中，Co、Ni、Pb和V多与硫化物和碳酸盐矿物有关，Cu可能主要赋存在铁或铜的硫化物中，Mn与碳酸盐矿物（如方解石）联系密切，卧龙湖煤中Hg与Ba、Be和Cd具有较好的正相关性，暗示Hg与Ba、Be、Cd可能具有相似的来源，即造岩矿物和硫化物。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 汞的地球化学特征

1．2 研究背景与意义

1．3 国内外研究进展

1．3．1 研究现状

1．3．2 问题展望

1．4 研究内容

1．5 技术路线

1．6 主要工作量

第二章 样品与方法

2．1 研究区的选择

2．2 样品采集

2．3 样品前处理

2．4 样品的测试

第三章 岩浆侵入对煤质的影响

3．1 对灰分、水分、挥发分、固定碳的影响

3．2 对C、H、N的影响

3．3 对各形态硫的影响

3．4 本章小结

第四章 岩浆侵入区煤中汞的含量与分布

4．1 煤中汞的含量

4．1．1 煤中汞的丰度

4．1．2 煤利用过程中汞含量的变化

4．2 岩浆侵入区煤中汞的含量

4．2．1 煤中汞的含量特征

4．2．1 煤中汞的富集程度

4．3 岩浆侵入区煤中汞的分布

4．3．1 汞在不同类型样品中的分布

4．3．2 汞在岩浆侵入体不同方位煤层中的分布

4．4 本章小结

第五章 岩浆侵入区煤中汞的赋存状态

5．1 煤中汞的赋存状态

5．2 岩浆侵入区煤中汞的赋存特征

5．2．1 汞含量与灰分含量的相关性分析

5．2．2 汞含量与不同硫分的相关性分析

5．2．3 汞含量与矿物的相关性分析

5．2．4 与稀土元素的相关性分析

5．3 本章小结

第六章 煤中汞与其他微量元素的相关性

6．1 微量元素的含量

6．2 微量元素的分布

6．3 微量元素的赋存形态

6．4 微量元素来源浅析

6．5 微量元素与汞的相关性

6．6 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及攻读硕士期间发表的学术论文