岩浆侵入对煤中微量元素赋存的影响——以淮北煤田南部为例

摘要

本文采用ICP-MS、XRD和XRF等分析测试手段，结合聚类分析、因子分析等数据处理方法，对淮北煤田南部花沟西勘探区和袁店二井煤矿的10个岩浆岩样品、10个煤样品和9个天然焦样品中的微量元素含量、赋存状态进行了研究，并以REE为例对“岩浆侵入对煤中微量元素的影响”进行了探讨，研究表明:
　　花沟西勘探区和袁店二井煤矿岩浆岩均为基性的浅成侵入岩，具有基性岩的化学组分特征和钙碱性玄武岩的地球化学性质;原始岩浆起源于活动大陆边缘的构造环境，且受到了壳源物质混染。
　　采用ICP-MS对研究区煤层及天然焦样品中的微量元素含量进行了测定，与“世界煤”相比，研究区煤及天然焦中大部分微量元素呈正常质量分数水平分布。
　　聚类分析显示，花沟西煤中微量元素可以划分为五大类:第一大类为有机结合态类:Ga、W、Cs、Sb、Y、V、Mo、Re、Co、Se;第二大类为粘土矿物吸附类:Li、Be、Rb、Ta、Zr、Nb、Th、Sc;第三大类为黄铜矿物类:Ni、Sr、Cu、REE;第四大类为黄铁矿物类:Pb、U、Cd、In、Tl;第五大类为铝硅酸盐矿物类:Cr、Bi、Ba、Zn。袁店二井煤中微量元素也可划分为五大类:第一大类为粘土矿物吸附类:Li、Ni、W、Cs、Pb、Ga、Th;第二大类为黄铜矿物类:Cu、U、Sc、Co;第三大类为硫化物矿物类:Sr、Nb、V、Tl、In、Mo、Ba、Cd;第四大类为有机结合态类:Be、Rb、Cr、Y、Zn、Bi、Re;第五大类为铝硅酸盐矿物类:Sb、Ta、 REE。
　　因子分析显示，花沟西样品的31个指标可以用4个因子进行表示。因子F1中Th、Zn、Bi、Rb、Nb、Ta、In、Zr、Cr、Pb、Tl、U和Cd的因子载荷较高;因子F2中Re、V、Sb、Mo、W、Y、Co、Cs、Se、Ga和Sc的因子载荷较高;因子F3中Cu、Sr、Ba、REE和Ni的因子载荷较高;因子F4中Li和Be的因子载荷较高。袁店二井样品的29个指标也可以用4个因子来进行表示。f1中W、Cs、Mo、Pb、V、Co、Ga、Nb、Bi、Ba、U、Cu、Rb、Zn和Re的因子载荷较高;f2中Be、Sc、Sr、Y和In的因子载荷较高;f3中Ni、Sb、Ta、Li、Cd、Th和REE的因子载荷较高;f4中Cr和Tl的因子载荷较高。
　　XRD分析表明，袁店二井煤矿72煤层和天然焦中含有粘土矿物高岭石、蒙脱石、地开石、伊利石、绿泥石等，碳酸盐矿物白云石、铁白云石和方解石等，部分含有石英、黄铁矿、白云母等矿物。
　　岩浆侵入致使煤中微量元素发生了迁移与富集，大部分元素在煤中发生了富集如REE，小部分元素发生了亏损如Be、V、Cr、Pb、Th、U等，还有一些元素未发生明显的变化如Se和W等，这些变化说明岩浆侵入对煤中微量元素的影响程度是不同的，且这种差异与原煤中微量元素的赋存特征和岩浆的类型、组分及侵入方式都有一定的关系。

目录

声明

摘要

插图或附表清单

1 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 煤中微量元素的研究动态

1．2．1 煤中微量元素的含量与分布

1．2．2 煤中微量元素的赋存状态

1．2．3 岩浆侵入对煤中微量元素赋存的影响

1．2．4 存在问题

1．3 研究内容

1．4 研究方法

1．5 研究技术路线

2 研究区概况

2．1 研究区地理位置

2．2 研究区地质概况

2．2．1 地层

2．2．2 构造

2．2．3 岩浆岩

2．3 煤层及煤质

2．3．1 煤层

2．3．2 煤质

3 样品采集及其测试结果

3．1 样品的采集

3．2 样品的测试及其结果

4 岩浆岩的地球化学性质研究

4．1 常量元素

4．2 稀土元素

4．2．1 丰度特征

4．2．2 分布特征

4．3 其他微量元素

4．4 岩浆岩的地球化学性质

5 岩浆侵入对煤中微量元素的影响

5．1 煤中微量元素

5．1．1 环境微量元素

5．1．2 稀土元素

5．1．3 其他微量元素

5．2 天然焦中微量元素

5．2．1 环境微量元素

5．2．2 稀土元素

5．2．3 其他微量元素

5．3 煤中微量元素赋存状态研究

5．3．1 聚类分析

5．3．2 因子分析

5．3．3 XRD分析

5．4 岩浆侵入对煤中微量元素的影响

5．4．1 岩浆侵入对煤中微量元素丰度的影响

5．4．2 岩浆侵入对煤中微量元素赋存状态的影响

6 结论

6．1 结论

6．2 问题与建议

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果