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鄂尔多斯盆地西缘煤中微量元素共生组合特征

2024-02-25 来源:爱站旅游
导读鄂尔多斯盆地西缘煤中微量元素共生组合特征
第27卷7期 2015年7月 doi:10.3969 ̄.issn.1674-1803.2015.07.01 文章编号:1674-1803(2015)07-0001-06 中国煤炭地质 C0AL GE0L0GY OF CHINA V01.27 No.07 Ju1. 2015 鄂尔多斯盆地西缘煤中微量元素共生组合特征 秦国红,刘亢,徐浩,马志凯,邓丽君,曹代勇 (中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083) 摘要:以鄂尔多斯盆地西缘石炭一二叠系和侏罗系延安组煤样中Ga、Ru、W、Li、Ge、U等多种微量元素测试结果为 基础,分析研究了煤中微量元素的富集特征、展布规律以及各微量元素之间的相关性。研究表明,石炭一二叠系煤 中微量元素主要存在于黏土矿物中,其中v、cr、Co,Ni、Rb、Cs、Ba、T1等8种元素之间高度正相关,“、Ga、REE之间 正相关,除Ga和REE元素外,sr与其他元素均为负相关;侏罗系煤中,“、sc、cr、zn、Ga、RI)、In、sb、cs、Pb、Bi、Th、u、 REE之间高度正相关。石炭一二叠系煤中微量元素的含量普遍高于侏罗系煤中微量元素含量,是因为石炭一二叠系 属海陆交互相,侏罗系为陆相,海洋浮游生物能富集一些微量元素,提供较丰富的物质来源,更主要的是海水改变 了泥炭沼泽的pH值、Eh值和H:S含量,产生特定的地球化学障,使之有利于微量元素富集。 关键词:鄂尔多斯盆地西缘;微量元素;石炭一二叠系;侏罗系;相关性;聚类分析 中图分类号:P618.11 文献标识码:A Paragenetic Association Features of Trace Elements in Coals in Western Margin of Ordos Basin Qin Guohong,Liu Kang,Xu Hao,Ma Zhikai,Deng Lijun and Cao Daiyong (School of Geosciences and Surveying Engineering,CUMTB,Beijing 1 00083) Abstract:On the basis of muhiple trace elements tested results of Ga,Ru,W,Li,Ge and U from Ordos Basin western margin Permo— Carboniferous Yanan Formation coal samples,analytically studied the study area coal trace elements enrichment features,distribution pattern and interdependency between them.The study has shown that in Permo—Carboniferous coals,8 elements of V,Cr,Co,Ni,Rb, Cs,Ba and Ti have hi gh level positive correlation mutually,Li,Ga and REE positive correlation mutually,mainly existed in clay miner— als,besides Ga and REE elements,Sr and other elements are all negatively correlated.In Jurassic coals,Li,Sc,Cr,Zn,Ga,Rb,In,Sb, Cs,Pb,Bi,Th,U and REE have high level positive correlation mutually.Trace element contents in Permo—Carboniferous coals are gen— erally higher than in Jurassic coals,because of Permo—Carboniferous belongs to marine—terrestrial facies,while Jurassic terrestialr fa— cies.Marine plankton can enrich some trace elements,provide rather abundant material source,more importantly is the sea water changed peat bog pH value,Eh value and H2S content,produce particular geochemical barrier to the advantage of trace elements en— richment. Keywords:western margin of Ordos Basin;trace element;Permo—Carboniferous;Jurassic;interdependency;clustering analysis 研究煤中微量元素有十分重要的意义。一方 面,应用元素地球化学理论可以探讨成煤作用,一些 准格尔矿区发现了超大型镓矿床,并且在6号巨厚 煤层中发现了超常富集的勃姆石及其特殊的矿物组 成 。孙玉壮等对准格尔煤田煤中超常富集的Al— Li—Ga—REY多金属矿床的成因机制进行了深入的 微量元素可以用作煤层对比标志n 。另一方面,煤 是一种具有还原障和吸附障性能的有机岩和矿产, 在特定的地质条件下,可以富集锂、钪、钛、钒、镓、 锗、硒、锆、铌、铪、钽、铀、稀土元素(包括镧系元素和 钇)、贵金属元素等有益元素,并达到可利用的程度 和规模 1。鄂尔多斯盆地是多种能源富集的“聚宝 盆” I,我国已在内蒙古乌兰图嘎发现了超大型锗矿 床 1,2006年,代世峰等首次在鄂尔多斯盆地东北缘 基金项目:中国地质调查“鄂尔多斯瓮地煤系矿产资源赋存规律与 资源评价”(12120114012201)项目 探讨 。目前针对鄂尔多斯盆地西缘煤中微量元素 的研究还较少,本文就鄂尔多斯盆地西缘石炭一二 叠系与侏罗系煤中微量元素的共生组合特征进行了 一些探讨。 1地质背景 鄂尔多斯盆地西缘褶冲带是我国重要的陆内褶 皱一逆冲构造带,也是我国北方东部构造域和西部 作者简介:秦国红(199o__),女,河北张家口人,硕士研究生,地质工 程。 构造域的交接带,在经历了印支、燕山和喜马拉雅多 期构造运动发生褶皱、逆冲和整体抬升,形成了盆地 收稿日期:2015—06—10 西缘现今的构造格局 1。鄂尔多斯盆地西缘作为大 责任编辑:唐锦秀 型克拉通叠合盆地的一部分,多种构造体制的演化 7期 秦国红。等:鄂尔多斯盆地西缘煤中微量元素共生组合特征 3 注:代世峰” (1998资料,1999,2002),宋党育“ (2003),杨邵晋等” (1983),内部勘查报告;宋党育(2003),任德贻等 (2006),杨绍晋等 (1983),李和名等” (1993),内部勘查报告。 表3煤中微量元素富集特征 Table 3 Trace elements concentration features 6 中国煤炭地质 7结论 第27卷 Co为亲硫元素,这些元素可能赋存在硫酸盐矿物 中。 ①石炭一二叠系煤中¨为富集状态,cs、In、sc、 Ga、Th、Pb、w、u属轻度富集,其中Ga元素最高含量 6讨论 在平面上,鄂尔多斯盆地西缘煤中金属元素 40 txg/g,已达到工业品位30 Ixg/g;侏罗系煤中w元 素属富集状态。 A1、Ga、¨总体上呈现出北高南低、西高东低的平面 展布。这是因为煤中微量元素的聚集和分布是在成 煤作用的泥炭化阶段、煤化作用阶段及成煤后的风 氧化作用阶段受到多种因素控制的。研究区内微量 元素的展布主要是受陆源控制的。鄂尔多斯盆地西 缘的西北部位阿拉善地块与北部阴山古陆为主要物 ②石炭一二叠系煤中V、cr、c0、Ni、Rb、Cs、Ba、T1 元素相互高度正相关,Li、Ga、REE相互正相关,除 Ga和REE元素外,sr与其他元素均为负相关;侏罗 系煤中JJi、Sc、Cr、Zn、Ga、Rb、In、Sb、Cs、Pb、Bi、Th、 U、REE相互高度正相关。 源区。南部秦岭祁连山也作为次要物源区为盆地西 缘提供了物质来源。 在垂向上,鄂尔多斯盆地西缘石炭一二叠系煤 中微量元素的含量普遍高于侏罗系煤中微量元素含 量,这是因为石炭一二叠系当时属海陆交互相,侏罗 系为陆相,一般与海相沉积密切的煤中微量元素含 量较高,这不仅是因为海水中B、Mo、V等微量元素 高于淡水,海洋浮游生物能富集一些微量元素,提供 较丰富的物质来源,更主要的是海水改变了泥炭沼 泽的pH值、Eh值和H s含量,产生特定的地球化学 障,使之有利于微量元素富集。如万胜煤矿可能因 为处于阿拉善地块南缘与祁连山褶皱交汇部位,构 造演化复杂,,因而地下水的淋滤作用使煤层夹矸中 的微量元素进入煤层,从而造成万胜煤矿微量元素 含量较侏罗系其他煤矿中煤的微量元素含量偏高。 鄂尔多斯盆地西缘石炭一二叠系煤中的微量元 素含量与盆地北部准格尔煤田煤中元素的含量也有 一定差别。代世峰等在鄂尔多斯盆地东北缘准格尔 矿区黑岱沟露天矿6号煤层中发现了超大型的Ga 矿床(Ga含量平均45 Ixg/g),官板乌素煤矿发现稀有 元素Li的含量异常富集(229 ̄Lg/g),同时还富集 A1:O,、Ga 。鄂尔多斯盆地西缘煤中Ga含量最高 为40 Ixg/g,较准格尔煤田煤中Ga含量偏低,Li含量 10.4~294 Ixg/g,平均为99.55 Ixg/g,也较官板乌素煤 矿含量偏低,但在石炭井地区也出现了异常高值 (294 g/g)。之所以出现这种现象,是因为鄂尔多 斯盆地西缘与准格尔煤田的物源区母岩性质、沉积 环境、有机质、构造和岩浆热液等诸多地质因素存在 着一定的差别所致。有些学者[23-241认为准格尔矿区 煤中镓的富集成因既有原生因素也有后生因素,物 源区陆源碎屑中铝土矿被带到沉积盆地,在适宜的 古气候条件、沉积环境下,铝土矿中的含镓载体勃姆 石发生凝胶化作用而富集。后生淋滤和地下水活动 以及腐殖酸对Ga有一定的吸附作用也是造成镓在 煤层富集的重要因素。 ③石炭一二叠系煤中微量元素的含量普遍高于 侏罗系煤中微量元素含量,这是因为石炭一二叠系 属海陆交互相,侏罗系为陆相,海洋浮游生物能富集 一些微量元素,提供较丰富的物质来源,更主要的是 海水改变了泥炭沼泽的pH值、Eh值和H:s含量,产 生特定的地球化学障,使之有利于微量元素富集。 ④鄂尔多斯盆地西缘石炭一二叠系煤中微量元 素的含量与盆地北部准格尔煤田煤中元素的含量也 有一定差别。鄂尔多斯盆地西缘较准格尔煤田煤中 Ga含量偏低,Li含量也较官板乌素煤矿含量偏低, 但在石炭井地区也出现了异常高值(294 Ixg/g),是 源于两者物源区母岩性质、沉积环境、有机质、构造 和岩浆热液等诸多地质因素存在一定的差别所致。 参考文献: [1]唐修义,黄文辉.煤中微量元素及其研究意Y-{J].中国煤田地质, 2002,14(t ̄卷):1-4. 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(下转第18页) 18 中国煤炭地质 第27卷 纵观整个鄂尔多斯盆地,可以发现煤系铀矿分 布具有一定的规律,煤系铀矿主要位于盆地北部、西 缘、南部边边缘地带,主要是边缘造山运动提供了丰 富的铀源、有机流体及输导体系 。-。据研究,鄂尔多 斯铀矿的形成环境主要是古气候由温湿向干旱变化 尺和灰成分指数 值可以看出:永陇矿区、旬耀矿 区、彬长矿区、焦坪矿区、黄陵矿区依次减小,反应出 铀的含量越向边缘处越高,盆地内部减小。黄陇侏 罗纪煤田中还原性越强和越弱都不利于铀矿的形 成,处于氧化还原环境的永陇矿区、旬耀矿区有利于 铀矿的形成。 参考文献: [11王双明.鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价[M].北京:地质出 版社,1996. 的氧化还原时期,从灰成分指数K值可以看出:黄陇 侏罗纪煤田中还原性越强和越弱都不利于铀矿的形 成,处于氧化还原环境的永陇矿区、旬耀矿区有利于 铀矿的形成,这与铀的矿点分布一致。目前,黄陇地 区正在开展煤系铀矿的资源调查评价工作。 [2]安秀煜.黄陇侏罗纪煤田瓦斯地质规律研究[D].西安:西安科技大 学,2012 4结论 对黄陇侏罗纪煤田五个矿区的延安组煤中常量 【3]谢涛,张光超,乔军伟.陕北及黄陇侏罗纪煤田煤中硫分、灰分成 因探讨fJ].中国煤炭地质,2012,24(6):12—15. [4]任德贻,赵峰华,等.煤的微量元素地球化学[M].北京:北京科学出 版社,2006. 元素和微量元素进行分析研究,分析了各矿区煤灰 成分参数、微量元素的分布特征以及高含量铀矿的 形成,得出以下认识: 【5】王强.毕节地区晚二叠世煤层地球化学与成煤环境研究[D].贵阳: 贵州大学,2007. ①黄陇侏罗纪煤田煤灰样中主要成分为SiO 和 A1:0 。黄陵矿区SiO:+A1 O,值最高,彬长最低,而 Fe:O,+CaO+MgO值则相反,表明黄陵矿区煤泥炭沼 泽陆源物质供给丰富,彬长矿区煤泥炭沼泽陆源物 质供给较少。 ②黄陇侏罗纪煤田除焦坪矿区外,各矿区煤灰 [6]吴波,陈恨水,朱光荣,等.贵州金沙木孔煤矿可采煤层常量元素 特征及沉积环境分析 贵州地质,2013. [7]吴朝东,徐友灵,郭召杰,等.新疆焉耆侏罗系煤层地球化学特征 和古环境意义l J1.自然科学进展,2006,16(2). 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