攀枝花太平矿煤中微量元素地球化学特征及地质意义

摘要

中国西南地区一些煤和燃煤产物中有害元素As、Hg、F、Be和U的含量异常富集，导致该地区成为燃煤型砷中毒、氟中毒、铍中毒的多发区域。四川省攀枝花市是中国特种钢和钒钛磁铁矿的主要产地，攀枝花宝鼎矿区是攀钢集团炼焦用煤的主要供给基地，煤质直接影响攀钢集团的生产建设和矿区环境。
　　宝鼎盆地在大地构造单元上位于扬子准地台西缘的川滇黔“菱形地块”，晚三叠世早期是一典型的内陆断陷盆地。本文以宝鼎矿区太平矿为研究对象，对太平矿24＃煤和18＃煤的煤、顶底板和夹矸进行系统采集，将煤地质学、煤岩学、矿物学和地球化学等方法结合，采用工业分析、光学显微镜、带能谱的扫描电镜(SEM-EDX)、X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、逐级化学提取等手段和方法，对太平矿样品的煤质特征、矿物学特征及煤中元素地球化学特征进行了系统研究，对比分析了太平矿24＃煤和18＃煤中的元素含量、分布特征、赋存状态和矿物特征，查明了宝鼎矿区煤系地层的陆源碎屑供给区，归纳了影响煤中微量元素含量和赋存状态的主要因素，探讨了稀土元素在推断物源特征和沉积环境等方面的地质意义。
　　结果表明:(1)太平矿24＃煤为中灰、低硫煤，挥发分产率低;太平矿18＃煤为低灰、低硫煤，挥发分产率低。(2)太平矿24＃煤和18＃煤中矿物以粘土矿物、石英为主，其次为白云石，18＃煤中还发现菱铁矿和菱镁矿等矿物。(3)与世界煤相比，太平矿24＃煤中的Cr、Ni、Sc、V、Rb、Cs、Th和Ag轻度富集;而亲硫元素As、Se、Sb和Bi含量明显偏低。太平矿18＃煤中仅Cr、Rb和Ag轻度富集，大部分亲石元素和亲铁元素含量正常，大多数亲硫元素含量明显偏低。(4)与世界煤相比，太平矿24＃煤中的稀土元素Sm、Tb、Y和Er轻度富集，其余稀土元素的含量正常。太平矿18＃煤中除Tm含量亏损外，其余稀土元素含量正常。(5)太平矿24＃煤和18＃煤中大部分亲石元素与灰分显著正相关;24＃煤中亲硫元素As和Hg与灰分弱负相关。(6)太平矿24＃煤中微量元素主要赋存在硅酸盐矿物中，稀土元素主要赋存在硅酸盐和磷酸盐矿物中;18＃煤中的微量元素和稀土元素主要赋存在硅酸盐和磷酸盐矿物中。(7)攀枝花宝鼎矿区的沉积源区为康滇古陆，煤系地层既受峨眉山玄武岩的影响，也受到玄武岩顶部的长英质-中性岩的影响。(8)攀枝花宝鼎矿区煤中元素主要受沉积环境（断陷盆地、陆源区母岩性质）的影响，部分受到热液流体的影响，太平矿18＃煤的成煤环境受到了短期海水侵入的影响。

目录

声明

摘要

插图或附表清单

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 煤中微量元素含量与赋存状态

1．2．2 煤中有益元素

1．2．3 研究区相关进展

1．3 研究方案

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究方法及技术路线

1．4 完成工作量

2 区域地质概况

2．1 自然地理概况

2．2 区域地质构造

2．2．1 褶皱

2．2．2 断层

2．3 岩浆活动

2．4 沉积环境与煤系地层

3 样品采集及分析方法

3．1 样品采集与制备

3．1．1 样品采集

3．1．2 样品制备

3．2 分析方法

3．2．1 工业分析

3．2．2 元素分析

3．2．4 微量元素测定

3．2．5 赋存状态的研究方法

4 攀枝花太平矿煤质特征与煤中矿物特征

4．1 煤质特征

4．2 煤岩特征

4．3 煤中矿物组成及特征

4．3．1 硅酸盐矿物

4．3．2 碳酸盐矿物

4．3．3 硫化物矿物

4．3．4 硫酸盐矿物

4．3．5 磷酸盐矿物

4．3．6 氧化物矿物

4．4 本章小结

5 煤中元素的含量特征、分布规律及赋存状态

5．1 元素含量特征

5．1．1 主量元素含量特征

5．1．2 微量元素含量特征

5．1．3 稀土元素含量特征

5．2 元素分布规律

5．2．1 主量元素剖面分布

5．2．2 微量元素剖面分布

5．3 元素赋存状态

5．3．1 主量元素赋存状态

5．3．2 微量元素赋存状态

5．3．3 稀土元素赋存状态

5．4 本章小结

6 煤中元素的富集影响因素与地质意义

6．1 煤中元素富集成因

6．1．1 煤中元素富集成因类型

6．1．2 煤中元素地球化学参数

6．2 太平矿煤中元素地质意义

6．2．1 稀土元素分配模式

6．2．2 煤中元素地质意义

6．3 本章小结

7 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 主要创新点

7．3 展望

参考文献

附录

致谢

作者简介及读博期间主要科研成果