（环境科学专业论文）淮南朱集井田煤中微量元素含量分布规律及其应用.pdf

中国科学技术大学硕士学位论文淮南朱集井田煤中微最元素含量分布规律及其应用 a b s t r a c t b ys y n t h e s i z i n ga m o u n t so ft h et h e o r i e sa n da d v a n c e sa b o u tg e o c h e m i s t r yo f c o a l ，t h i sp a p e ra n a l y z e dt h ec h a r a c t e r i s t i c so fc o a ls e a m si nz ：1 1 u j i c o a lm i n e ， h u a i n a nc o a l f i e l d e m p l o y i n g t h e o r i e sr e l a t e dt o g e o l o g y , g e o c h e m i s t r y , s e d i m e n t o l o g ya n dm a t h e m a t i c a lg e o l o g y i nt h ep r e - e x p l o r a t i o ns t a g e ，t h i sp a p e r e x p l a i n e dt h ev a r i a t i o nt r e n d so fm o i s t u r e ，v o l a t i l em a t t e r , a s hy i e l da n dc o m p o s i t i o n , c a l o r i f i cv a l u e ，s u l f u rc o n t e n ta n df o r m s ，o r g a n i ca n di n o r g a n i cm a t t e r si n614c o a l s a m p l e st a k e nf r o m13c o a ls e a m si n8 8b o r e h o l e s ；i nt h ea d d i t i o n a le x p l o r a t i o ns t a g e ， t h i ss t u d yf t l r t h e rd e t e r m i n e dt h ec o n t e n t so f4 7e l e m e n t si n5 2 0c o a ls a m p l e s ，15 m a g m a t i cr o c k s ，lp a r t i n ga n d1r o o fb yi n s t r u m e n t so fh i g hp r e c i s i o ns u c ha s i c p m sa n di c p - o e s t h er e s u l t ss h o wt h a t - 1 ) u n v a r y i n gr e g u l a r i t i e sa r ef o u n d f r o mt h ev a i l a t i o no fm o i s t u r e ，v o l a t i l em a t t e r , a s hy i e l dc a l o r i f i cv a l u e ，t h ea b n o r m a l v a l u e sm a yr e l a t ew i t ht h el o c a l l yg e o l o g i cc o n d i t i o n ；c o a l f o r m i n ge n v i r o n m e n t s d e d u c e df r o m p a r t i c u l a r e l e m e n t sa 呛c o n s i s t e n tw i n lt h ee v i d e n c eo f p a l e o - s e d i m e n t a r yf a c i e sa n df o s s i l si nb o r e h o l e s ，a n dw h i c hi nt u r na r ea c c o u n tf o r t h ec o a lq u a l i t yp a r a m e t e r sv a r i a t i o no fd i f f e r e n tc o a ls e a m s 2 ) b yc o m p a r i n gt h e e l e m e n t a la b u n d a n c e si nc h i n a ( n o r t h - c h i n a ) ，u s a n dw o r l dc o a l s ，t h ev a l u e sf o r z h u j ic o a l sa r ei nn o r m a lr a n g e ；t h ec o n c e n t r a t i o n so fs o m et o x i ce l e m e n t ss u c ha sa s ， s e ，s b ，p ba n dc ra r eb e y o n dt h en o r m a lr a n g e s ，t h e yw i l ld oh a r mt ot h ee c o l o g i c a l e n v i r o m e n t si f n o tt ob ea t t e n t i o nd u r i n ge x p l o i t e da n du t i l i z a t i o n 3 ) c o a ls e a m3 ，4 - i ， 4 2a n d8i ns o m eb o r e h o l e sa 托a f f a c t e db ym a g m a t i cf l u i d , t h ee l e m e n t si nt h ec o a l 棚nw i l le x c h a g ew i t hm 剐姒r e s u l t i n gi ne l e m e n t a ld i f f e r e n t i a t i o no ft h e s ec o a l s e a m s ；t h ec o n t r a s to fe l e m e n t a lc o n t e n t sb e t w e e nc o a l9 既l ma f f a t e db ym a g m a t i c f l u i da n do t h e r sw i l ls e r v e sb a s i sf o re v a l u a t i n gm a g m a t i ce r o s i o nl e v e la n d b o u n d a r y 4 ) a b u n d a n c ev a r i a t i o no ft r a c ee l e m e n t sb ( s b ) ，b ia n db e ( z n ) a l o n g10c o a ls e a m s c a na c ta st h ec h a r e c t e r i s t i ce l e m e n t sf o rc o a ls e a m s3 ，7 - 2a n d1 1 - l ，r e s p e c t i v e l y ；b y c o u p l i n gw i t ht r a d i t i o n a l l y l a t e r a lc o r r e l a t i o n m e t h o d , t h e yw i l ln 幽g r e a t c o n t r i b u t i o nt ol a t e r a lc o r r e l a t i o nr e s e a r c ho fz h u j ic o a lm i n ea n dh u a i n a nc o a l f i e l d k e yw o r d s ：z h u j ic o a lm i n e ；c o a l ；t r a c ee l e m e n t s ；c o a l f o r m i n ge n v i r o n m e n t ； m a g m a t i ci n t r u s i o n ；l a t e r a lc o r r e l 撕o n 中国科学技术大学硕士学位论文淮南朱集井田煤中微量元素含量分布规律及其席用 中国科学技术大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成 果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写 过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确 的说明。 作者签名：触 伤糕 中国科学技术大学学位论文授权使用声明 作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥 有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人 提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 毋签开口保密( 年) 作者签名： 五痘芝! 导师签名： 签字同期：一 中国科学技术大学硕十学位论文淮南朱集井田煤中微黾元素含量分布规律及其应用 蚀钻孔3 煤层的平均含量1 7 5 、8 9 、1 0 5 、1 7 4 m g k g 。 从分析可知，特定的微量元素的含量无论是在受岩浆热液影响的还是正常沉 积的3 煤层中，并没有呈现的一致的增加或减少，只是在特定的几个钻孔中富集。 这可能与这些钻孔的特殊的地质背景有关，如8 + 1 钻孔中3 煤仅见天然焦，岩浆 侵蚀比较严重，使得其特定的微量元素出现富集。另外，岩浆岩与其侵蚀的煤层 中微量元素含量并不存在一致性，一些在岩浆岩中富集的元素，并没有继承到其 影响的煤层中。例如：v 和c o 在8 + 1 煤附近岩浆岩的含量分别为1 3 3 和 5 4 7 m g k g ，是未受影响的3 煤层平均值的2 5 和3 1 2 倍；而在受岩浆岩影响的 8 + 1 钻孔的3 煤层中它们的含量分别为6 4 和1 0 2m g k g ，是未受影响的3 煤层 平均值的1 2 和0 6 倍。 2 24 1 煤层 4 1 煤层受岩浆岩侵蚀的范围如图5 4 所示，主要集中在8 1 5 勘探线，包括 1 7 个勘探钻孔和3 个补堪钻孔( 表5 1 ) 。 三个4 1 煤附近的岩浆岩样品中v 、z n 、s b 含量分别高于4 1 煤层平均含量 2 2 、6 3 和1 3 倍( 表4 1 ；表5 2 ) ；但在受岩浆影响的4 1 煤样品中的含量却是 4 - l 煤层均值的1 2 、0 6 和0 9 倍，并未发现这些元素存在高值。本研究利用 s u f u r 9 0 绘制了2 0 个微量元素平面分布等值线图( 图5 5 ) 。镍、y 、s e 、b e 、 s c 、c r 、p b 、r e e 元素的高含量主要富集在岩浆侵蚀范围的中上部的1 2 7 钻孔 中，含量分别为9 1 、2 l 、1 3 0 、1 2 6 、1 3 0 、1 0 1 、4 3 、1 7 3m g k g ，基本上都处 于最高值：而受岩浆影响的钻孔煤层中这些元素的平均含量1 7 3 、1 4 9 、9 4 、3 6 、 5 7 、3 4 、1 4 3 和1 0 4m g k g ，处于中低值。l i 、1 1 1 、z n 元素的高含量主要集中 在岩浆侵蚀范围的右上部8 - 6 钻孔，含量分别为4 1 4 、2 1 0 和7 0 m g k g ，高于 4 1 煤均值1 0 、2 4 和o 7 倍；而岩浆侵蚀范围内的煤层中微量元素的平均含量 中等，分别为2 0 、9 8 和3 9m g k g ，为4 - 1 煤均值0 9 、1 6 和0 9 倍；锑、c o 、 v 元素在侵蚀范围的左上部钻孔1 5 + 1 钻孔具有一致的高值，含量分别为4 4 8 、 1 3 1 和8 3 m g k g ；而在侵蚀范围之内的值处于中高含量的水平，平均含量分别为 1 5 2 、9 2 和7 0 m g k g 。b a 、a s 、c u 元素在侵蚀范围内钻孔的煤层中具有较高的 含量，平均分别为1 9 8 、4 2 0 和3 4 6 m g k g ，是非侵蚀煤层元素平均含量的1 1 、 3 3 和2 3 倍。硼、s n 元素高含量主要在侵蚀范围线的下部，三个岩浆侵蚀钻孔 ( e l 、e 2 和1 3 - 4 ) 的平均值低于其它钻孔平均值4 8 和0 9 倍。锰元素在e l 钻 孔中含量最高为1 3 1m g k g ，高于其它钻孔2 倍以上。 5 7 皇；目簧e穹口g鲁菩里e8口2ii c矗苕一皇20口一目8z黾尝g口o，8iu葛邑nl鼍8点日l卫p2 2#岛l毫导e暑三_垦言声：雪 吼n 疃牝昶媒琅毁莲蝼n露姆_奢一_ 岣n 6 h n 式 寸 一p q一np q - i o 卜一p qp qn 9 n 一 弋n t n 套卜n n 9 h n “ n 卜nt 一 o o _ n _ o 价 n 寸 卜_ h 寸田 卜寸 岭 价 卜卜 小价 岭o h n 寸 a o _ m 岂 o 寸 a h n 卜n 寸n n _ n n 寸n o n 一 a 寸 价卜 h n _ n _ 二 _ 寸_ n _ 寸卜 n 口 n _ n n a n _ n 卜 n 峪 卜n 寸岭一 a 一 卜_ _ n n h 謇 一西n 西n 一 峪小 n 寸一 o n 一 卜n n n 一 一小 卜一 寸一一 一一 o o n 寸n n n 对出 葛“ 盎访 一p q p q p q i _ t 口 一p q p q p q n q 。 一p q n 磊 n c 声m n n n n 寸n 一心 n 寸 n 寸 n n a n n 田 峪卜 卜寸 n a o n 田n i i m p q p q p q p q p q p q 弓d 暑 q p q p q p q p q p q p q p 一 o i i i p q p q o i 兰 = 一p q p q n i p q ： i l o ， 卜 ”a o a n o _ _ _ 卜n n 卜 n 寸i h 岭卜 n i _ o n h n 卜 _ n _ - 一p q p q 价o n 8 一p q p q p q 乜o i i _ o i n 0 n e p q p q o m p q p q t o p q 8 o p q p q t o o i = 一p q c 吨。 一p q 叻一 岭i p q o o 蛊) q i 6 d p q o n 吨婚n 矗) q p q i 8 一p q n e ：n 悬 口寸一 小 啦o n o n 寸n 心n n 寸n n n o 小一 a 卜 寸n 一口n 卜n n 寸n n 摹 a 一一 n 卜一 o o n 寸n o a n n n a n 寸一 寸一 n 一 卜 田 o o n n 一7 o 一) q n o n 崎 n 岔 o h 一) q 岭峪 卜寸n n o 寸n n 蛤n 一_ q n o o 卜_ n o o o n _ _ n _ n n 昏 n 寸_ n h o 价 n 寸 岭 卜岭 口， n 寸_ n n a n o _ 心n 寸n 卜甘 岭n 一) q _ 崎 n n - n 卜 n a 卜n n n 一n q 卜甘 a o 寸 o n n n n n n n n 一o n 仓a n i 寸i _ n n 心n 岭卜 n n _ n 寸 n 寸 n n 寸寸 峪 _ n 卜n q m 卜岭n 一 n n 寸 小卜n n n 代 寸a n 小n 寸 o n 峙卜n n o a 昏寸一 出 n 一 n n a n n n 一 ”寸 崎o n 一 岔n 卜 寸n 啦n 寸 o 一 寸n d 出 一日d n n _ _ n 寸n 卜 o n 卜n n o n 。n 一 q 一， 卫q2口焉置簧暑ii!鲁廿巨。百耋-o善售8譬；ns里童j一 靼箔嚣假候删暴呕卖浆弧n诱僻 旺毯林隧碡累梧求嘲如般恨嘲艇岳蝼田寐球米怔蜓 议秘毯扑书隧扑k*蜒扑藻血b 第五章 煤层中微晕元素含量对岩浆侵入的响应 1 0 o 1 4 1 2 t 0 8 e 2 o 3 0 2 0 1 5 1 o 0 0 是 扒入入 r 川 v v l l ib e b s cvc r c on ic uz na ss oym os ns t ) b a 即1 1 1r 匪 圈5 23 煤层与其附近岩浆岩中微量元素含量的比值 5 2t h er a t i oo f t r a c ee l e m e n t so f c o a ls e a ma n d n e i g h e le 2 8 + 18 - 71 2 - 6e 4e - 5 9 11 0 4 t1 2 7t 5 - 6e 岜8 - 68 4 18 - 71 拍h 59 + 11 0 1 ” 八p b b a c 产一 八i b e s n 八； p 图5 3 a 6 0 枷 o t 0 o 中国科学技术大学硕十学位论文淮南朱集井田煤巾微最元素含量分布规律及其应用 4 0 p 1p 28 68 + 18 - 71 2 - 6f 4 9 + 11 0 4 11 2 71 5 - 6i ；1e 2 8 - 68 + 18 - 71 2 - 6e 48 - 69 + 11 0 + 1 1 2 - 71 油 n i 儿 入s c r - - 一一 e 1e 28 - 68 + 8 - 71 2 - 6e 48 与0 + 11 0 + 11 2 71 5 - 6e 1e 2e _ 6 8 + 18 - 71 2 - 6e 48 - 59 + 11 0 + 1t 2 - 7 1 5 - 6 图5 3 b 朗巳8 - 6 18 71 2 - 6e 48 - 5 9 + 11 0 + 11 2 - 71 5 - 6e 1巳8 - 68 + 18 - 71 2 - 6e 4 8 - 5 + 1t 0 + 1 1 2 - 71 5 - 6 t h 八) v o 1 1 4 0 1 2 0 1 8 0 e o 4 0 八 v 厂 卜一一一 。 e 1e 28 - 68 + 18 - 71 2 - 6e 4b 5g + l1 0 + 11 2 - 71 s - 6e 1e 28 - 60 + 18 - 71 2 - 6e 8 - 59 + 11 0 + 11 2 - 71 5 - 6 8 0 6 0 o e te 28 - 68 + t8 - 71 2 6e 8 - 59 + 11 0 + 11 2 71 5 - 6 c r入 e 1e 28 - 68 + 18 - 71 2 - 6e 48 - 59 + 11 0 + 11 2 71 5 - 6 图”c 6 l 1 6 0 柏 o 1 0 8 2 o o o 口 8 7 6 5 3 2 口 摹 t 6 5 3 2 ， 第五章煤层中微晕元素含最对岩浆侵入的响应 e 0 4 6 3 0 o 1 2 4 o e 1e 28 - 6 8 + 1 8 _ 71 2 - 8e 48 - 59 + 1l o + 11 2 - 7 1 5 - 6e 1e 28 68 + 18 71 2 _ 8e 48 - 59 + 1l o + 1 2 71 5 8 m n 1 w l i 厂 八 一 1 ： zn| 7 ， | b | 凡一 k 一 e 1瞄8 4 58 + 1 ”1 2 - 6e 4 8 - 59 * 11 0 + 11 2 71 5 - 6 e le 28 - 68 + 18 - 71 2 - 6e 4e - s9 1 1 0 11 2 - 71 5 - 6 图5 3 d 副敛8 - 68 18 - 71 2 - 6e 48 - 59 1 “ 1 2 71 5 - 6e 1敏8 - e9 18 - 71 2 - 6e 48 - s9 11 9 11 2 - 7 1 8 4 5 卜 c u 仉人工 、 s e 一- - 巳8 - 18 - 7 2 斟8 6“1 0 1 2 - 71 5 6 8 0 e o 4 0 o 入 y 肌 t 。 一 图5 3 e 图5 33 煤层微量元素含量分布图 5 31 1 璩d i s t r i b u t i o no f t r a c ee l e m e n t sc o n t e n t si nc o a ls e a m3 4 0 o 弘 箱 幻 俘 竹 5 o 馏 柏 帕 o 侣 侣 住 竹 毒 6 笛 笛 鸺 5 o 协 一毒e8*孳he一善。目g苴p2皇藿掌e穹旨目；卫善d一鲁黾毒，m等 匝梧求非媒邢嗵磺孑，*田 匠型琼噬鼯累培隶一扣精峨删糕乎攀木球张怔辫 性智珥扑书酪粘k*辎扑毒日 _ 卣益芷益盈菌笛击醯避糊 蔷盎瓷盘筒盘磷 。觥搽激艄 、虢二二、瓮淤搽二 水蜮煳澄i 鼗鉴 ：娑g ! s i 咝要j j j ： _ _ _ e 聋弭) ，基耋毋囊薯 r ，1 、 ：搋徽赚辩7 盟 ， 7 r ：话一_ _ z 一 j + 、。1 r f |、j | 、。i 十 7 p fi 一 、l 铽薮l l 叠益益亩益瞪叠茴盐益温勰 ；岛蔷蛊矗萄确 i 醯筒盘倚笥谥断i 蠢盅醢醯箭盘猗 区搿益岢餐商盎亩 醢菇盘箭盘曲封盐盐篮鹾品 蓥吾王誊暑：堡三孟耋三兰翌誊兰堡金篁皇窖 |骰戢融卧薛露k雕雕酿呈ii酶匡 巾国科学技术大学硕士学位论文淮南朱集井田煤中微量元素古量分布规律厦其应用 s n 料r 、i = 一 一 一 7 f 参氐 弹 七鼍； 、- 三舞 i 二b 、 隔 n 蓼7 犁s 1 、 圈5 54 i 煤层微量元素平面分布等值线图 f 喀5 5 t h ec , o n t o g r m a p o f 仃丑e l e m e n t s i nc o a ls e a m4 - l 2 34 2 煤层 4 2 煤层受岩浆侵蚀的范围如图5 6 所示包括6 个勘探阶段的钻孔和2 个 补堪钻孔，侵蚀的钻孔分布比较分散( 图51 ) 。 2 个补堪钻孔1 3 - 4 和1 5 + 1 的岩浆岩样品中b 、v 、m n 、c o 平均含量较高， 比4 1 煤层相应的微量元素的平均值要高出0 8 4 3 倍( 表4 l ：表5 , 2 ) 。由图57 可知其中三个元素b 、m n 、c o 在受岩浆侵蚀的煤层中含量均低于非侵蚀钻孔， 几乎呈一种相反的趋势。各个元素含量在1 3 - 4 和1 5 + 1 钻孔4 2 煤层中表现相似 的同方向上变化，但是1 3 4 钻孔中的l i 、s e 、b a 、p b 元素以及1 5 + 1 钻孔中的 v 、r e e 元素含量要高于非侵蚀钻孔1 5 倍以上。 2 48 煤层 8 煤层岩浆岩侵蚀范围如图58 所示，含有7 个勘探阶段钻孔和一个补堪钻 孔1 3 _ 4 ，侵蚀范围主要限于1 2 1 6 勘探线( 图51 ) 。 8 煤层岩浆岩样品中微量元素的含量除了b 、v 、t v l a 分别高于平均值0 6 、 07 和1 1 倍外，其它元素的含量都较低( 表4 1 i 表5 2 ) 。同样，受岩浆影响的 煤层也没有表现出与岩浆岩中元素相似的含量趋势，这三个元素的含量均低于非 侵蚀钻孔。只有c u 、s e 、b a 的在1 3 _ 4 钻孔8 煤层中的含量是非侵蚀钻孔的2 倍以上。 h；*i8暑暑*苴3l_口警g穹点盖鲁号；卜口t嚣i。，；。；。首；畦蕤骟籍跑，：；，*。 蔼罂g l o l 1 o c 1 0 田 l l o i i 田 o i 1 o e - l a o i 图6 1 层状聚类分析的十个煤层中元素浓度沿地层方向上的变化( 聚类方法：圆心聚类；间 隔：p e a r s o n 相关) f i g 6 1d e n d r o g r a mp r o d u c e db yh i e r a r c h i c a lc l u s t e ra n a l y s i so f e l e m e n t a lc o n c e n t r a t i o n si n1 0 m i n a b l ec o a ls e a m sa l o n gs w a t i g r a p h i cu n i t s o r o c d 心 分别高于其它煤层0 8 17 ，l0 _ 4 8 ，0 4 0 9 ，0 3 - 2 1 0 3 1 3 ，0 4 1 _ 4 倍，因此 b e 和c o 宜作为1 1 1 煤层的特征元素。然而，从图62 b 可以看到：c o 在1 1 i 煤中的含量分布差异较大，其两个较大的异常值( 分别为8 4 和1 8 3m g k g ) 加大 了l l - i 煤中c o 的平均值，因此不能作为1 1 1 煤的特征元素。 前人的研究成果表明：v 主要以无机态赋存，吸附在粘土矿物如高蛉石和伊 利石上t 但也赋存在有机物质中，其状态置信度为仅为3 ( 1 0 为最高置信度；1 为没有置信度) ( f i n k e l m a n ，1 9 8 1 ：f i n k e l m a n ，1 9 9 5 ) 。v 在3 煤有最低值，且 由表61 可知v 与g t o u p l a 中的元素变化相似。b e ，c u ，m o 属于无机占主导 的元素，它们与灰分的相关系数在0 5 0 到06 9 之间( 表6 1 ) 。镀与a l 、s i 和k 有显著的相关性，但却与相关性不太明显，由此推断：b e 可能赋存在含k 矿物如伊利石中( 表6 1 ) 。f i n k e l m a n ( 1 9 9 4 ) 认为c d 在大多数煤中存在于闪锌 矿中，而本研究中镉与s 及f e 的相关系数分别为0 2 和0 3 说明朱集煤中c r 在朱集煤中与少量的闲锌矿结合在一起。 第六章微量元素在煤层对比中的应用 表6 1 朱集煤中元素含量与灰分、特定元素和特定元素组合之间的相关系数 t a b k6 1e l e m e n ta f f i n i t i e sd e d u c e df r o mp e a r s o n sc o r r e l a t i o nc o e 伍c i e n t sb e t w e e nt h ec o n t e n t o f e a c he l e m e n ti n1 0m i n a b l ec o a ls e a m sa n da s hy i e l d s ，a n ds e l e c t e de l e m e n t so r e l e m e n tc o m b i n a t i o n s 与灰分的相关性 亲无机元素：r i 强h 0 7 - 0 8r e e ，v ，s c ，y ，s i ， 无机占主导元素：r m = 0 5 - 0 6 9f e ，z n , l i ，kp b , a i ，t i ，c u , s n , b e ，n a , c a , m g , t h ，m n , m o 有机占主导元素：删3 5 - 0 4 9c o ，s e ，n i ，b a , p ，b i 亲有机元素：r e h o 7 f e ，m n , z n ，s e ，s n 0 5 - 0 7 l ( p ，b e ，s r , p b ，t h , n a 0 3 5 - 0 4 9 a s ，b a , b i “h 衢 o 7 n oe l e m e n t s 0 5 - 0 7 v ，y ，s c ，f e ，l i ，b e ，s e ，s n , p b ，r e e 0 3 5 - 0 4 9 z n , 婚f e o 7n oe l e m e n t s 0 5 o 7a s 与特定元素的相关性 r c 由i 印8 7 ；- f e = o 7 8 ；确嘲岖g = o 8 4 ；吨b c | _ 0 8 0 ；r f & 气) 81 ；r f e a i = 0 5 8 ；r g _ s c = 0 6 2 ；r n 蚰培= 田3 7 ； r s e p b = 0 6 3 ；r f o s = 0 2 3 1 2 g r o u pi c 锂、z n 、n i 、p b 和s e 元素属于g r o u p l c ，这些元素的垂向分布也非常一致， 都在6 煤中富集( 图6 1 ；图6 2 c ) 。锂、z n 、n i 含量的最高值出现在6 、1 1 1 、4 2 煤中，分别高于其它煤层的o 2 1 2 、0 4 - 4 0 ( 6 煤层除外) 、0 1 o 7 倍；而p b 和s e 的最高含量出现在1 1 2 煤中，都未超出其它煤层l 倍。因此，除z n 可作为一个辅 助性特征元素外，其它元素都不太适合作为特征元素。 锂、z n 、p b 无机组分占主导；而n i 和s e 的有机组分占主导( 表6 1 ) 。煤中l i 的赋存状态研究很少( 唐修义和黄文辉，2 0 0 4 ) ，f i n k e l m a n ( 1 9 8 1 ) 认为粘土矿 物是“的主要载体，部分富集在在云母、电气石等矿物中。由表6 1 可知，l i 与s i 和a l 的相关性分别是o 8 3 和o 6 7 ，表明l i 存在于硅铝酸盐矿物中。硒在煤中大多 存在于有机质中，少量赋存在黄铁矿和方铅矿中( f i n k e l m a n ，1 9 9 4 ，1 9 9 5 ：d a i 等， 2 0 0 6 b ；w a n g 等，2 0 0 8 ) 。硒与f e 和p b 的相关系数都大于o 6 ，但与s 的相关性 ( r s 。劬= 0 0 7 ) 不明显，这可能与朱集煤中只有少量的无机硫存在有关。 3 2 第二组元素 第二组元素包括触、c r 和n ( 图6 1 a ，g r o u p l b ) 。这些元素在位于5 - 2 以下 煤层的垂向变化非常相似，且在5 1 煤层达到最高值。然而，在5 1 地层的上端， 8 l 苎：20出hd丑 雹瑚婶制舞辗恬隶扣妊喊一格哥赣田兼群张诬煨 “智掣扑书匿扑k*蜊扑毒号 蚕奎：鹜三蚕蚕虿誊量翟喜：箜璺望 m日m01 i i t o m1 i 目5” 1 目6 2 c ：g r o u p l c 幽62 第一组元素含量在1 0 个煤层中分布箱体图 图钉第二组元素含量在1 0 个煤层中分布箱体翻 啦6 3 b o xp l o t s o f m m c ee l e m e n t s c l a s s i f i e d i n t o g r o u p 2 i n l o m l n a b l ec o a ls e a j _ 【t $ 中国科学技术大学硕士学位论文淮南朱集井田煤中微最元素含景分布规律及其席用 这些元素却表现出不同的变化趋势。砷、c r 和t h 的在5 1 的最高值为1 7 8 ，4 4 和 6 1 m g k g ，分别高于其它煤层1 6 1 2 7 ， o 4 ， 0 5 。以此判断，砷可以作为5 1 煤层的特征元素。由图6 3 所示，舡元素5 1 煤的高值1 7 8 m g k g 是由一离群值 2 2 6 m g k g 所影响的。如果剔除此离群值，舡在5 。l 煤的平均值为4 8 m g k g ，与其 它煤层的值差异甚小，不能作为5 1 煤层的特征元素。 a s 、c r 与硫分在聚类分析中处于同一组，它们与灰分的相关性小于0 3 4 ，低 于统计学意义上的显著性的值( 表6 1 ) ，主要是有机结合态。只有a s 与f e + s 的相 关性明显，推断a s 无机态可能存在于黄铁矿。钍与n a + k 的相关系数以及钍与 c a + m g 的相关系数都大于0 5 ( 图6 1 ；表6 1 ) ，这些元素也可能存在于含k 含n a 矿物中( 如高岭石和伊利石) 或者碳酸盐矿物中( 如方解石) 。 3 3 第三组元素 如同第一组元素一样，第三组元素同样被分为三个亚组：g r o u p 3 a ，3 b 和3 c ( 图6 1 ) 。钡属于g r o u p 3 a ，在8 煤有个明显的高值3 4 8 m g k g ，高于其它煤层0 4 1 4 倍。但由于8 煤的离群值较多，不宜作为辅助的特征元素。g r o u p 3 b 包括k ，b i ， n 移阳f e 元素( 图6 1 ) 。铋元素含量的最低值为0 6m g k g ，位于7 2 煤层，比其它 煤层低l - 2 5 倍。另外，图6 4 显示在7 2 煤有个正的b i 异常点3 1 m g k g 。如剔除此 异常点，b i 在7 2 煤层的平均值只有0 1 m g k g ，明显低于其它煤层的值。因此， b i 元素在7 2 煤可作为特征元素。g r o u p3 c 包括b ，s r ，m n ，m g ，c a 和s n 元素， 它们中的大部分元素都是亲咸水元素，沿地层方向向上呈递减的趋势。硼和s r 沿地层向上的递减趋势较m n 和s n 更为明显。硼和s r 的最大值出现在3 煤层分别为 2 5 9 和4 4 0 m g k g ，分别是其它煤层的0 4 _ 4 4 和0 7 6 0 倍。s r 元素在3 煤层的数值点 较少，其平均值可信度不高，可以把s r 作为辅助的特征性元素；而具有指相意义 的b 元素在3 煤的数据点无异常值，其均值较为可信，可以作为3 煤的特征元素。 锰和z n 含量的最大值也出现在3 煤层，但各个煤层的含量差异较小，不宣作为特 征元素。 本组的大部分元素是典型的海洋环境下形成的煤层，所以它们在3 煤中的含 量较高。锰与m g 、c a 和f e 的相关性分别为0 8 4 、0 8 0 和o 7 8 ，表明m n 无机态可 能赋存在菱铁矿和铁白云石中( f i n k e l m a a ，1 9 9 4 ；h u g g i n s 和h u f f m a n ，1 9 9 6 ) ( 表 6 1 ) 。 3 3 特征元素 通过分析可知：b 元素在3 煤层平均含量为其它煤层0 7 6 0 倍，可以作为3 煤 层的特征元素；而锑元素在3 煤的平均值低于其它煤层o 5 2 倍，可以作为3 煤辅助 蓥奎耋薹三蚕茎耋墨量：警：暨譬皇 明6 4 第三组元素台量在1 0 个煤层中分布箱体图 f i g 6 a b o x d l a b o f u a c e e l e m e n t sc l a s s i f i e d i n t o g r o u p3 i n l o r u i n a b l ec o a ls e a m s 性特征元素。如剔除此异常点，b i 在7 - 2 煤层的平均值只有oi m g k g ，明显低于 其它煤层的值，可作为7 - 2 煤可作为特征元素。b e 元素在l i l 煤层的平均含量 高于其它煤层0 8 1 7 倍，可以作为l l - l 煤特征元素：而z n 元素在1 1 - l 煤层的 平均含量高于其它煤层0 - 4 0 倍( 6 煤层除外) 可以作为1 1 1 煤层辅助特征元 素。 中国科学技术大学硕士学位论文淮南朱集井田煤中微量元素含最分布规律及其应用 参考文献( r e f e r e n c e s ) 陈冰如，钱琴芳，杨亦男，杨绍晋，1 9 8 5 我国1 1 0 个煤矿样中微量元素的浓度分 布核科学( 6 ) ，4 3 4 4 陈冰如，扬绍晋，钱琴芳，杨亦男，1 9 8 9 中国煤矿样品中砷、硒、铬、铀、钍元 素含量分布环境科学1 0 ( 6 ) ，2 3 2 6 代世峰，2 0 0 2 煤中伴生元素的地质地球化学习性与富集模式【博士学位论文】 北京：中国矿业大学( 北京校区) 代世峰，任德贻，李生盛，2 0 0 2 煤及顶板中稀土元素赋存状态及逐级化学提取 中国矿业大学学报3l ( 5 ) ，3 4 9 3 5 3 丁振华，郑宝山，f i n k e l m a n , r b ，2 0 0 3 a 典型高砷煤样品的连续浸取实验研究 兼论黔西南高砷煤中砷的赋存状态地球科学中国地质大学学报2 8 ( 2 ) ， 2 0 9 2 1 3 丁振华，郑宝山，f i n k e l m a n , r b ，a e l k i n , h e ，胡天斗，刘涛，2 0 0 3 b 黔西南高 砷煤中砷赋存状态的x a f s 和铁的m 6 s s b a u e r 谱研究高校地质学报9 ( 2 ) ， 2 7 3 2 7 8 董宇，兰昌益，曾庆平，杨本才，1 9 9 4 两淮晚石炭世至晚二叠世初期岩相古地 理。煤田地质与勘探2 2 ( 6 ) ，9 1 2 段建涛，1 9 9 0 空气中硒的形态与水平国外医学( 1 9 ) ，1 3 7 1 4 0 韩德馨，任德贻，王延斌，金奎励，毛鹤龄，秦勇，1 9 9 6 中国煤岩学徐州：中国 矿业大学出版社 韩树芬，1 9 9 1 两淮地区成煤地质条件及成煤预测北京：地质出版社 兰昌益，1 9 8 9 两淮煤田石炭二叠纪含煤岩系沉积特征及沉积环境。淮南矿业学 院学报( 3 ) ，9 2 2 。 黎彤，1 9 9 2 地壳元素丰度的若干统计特征地质与勘探2 8 ( 1 0 ) ，1 - 7 林年丰，1 9 9 0 环境水文地质学北京：地质出版社，2 1 2 6 刘桂建，王桂梁，张威，1 9 9 9 煤中微量元素的环境地球化学研究徐州：中国矿 业大学出版社，1 3 9 7 任德贻，许德伟，赵峰华，张军营，1 9 9 9 沈北煤田第三纪褐煤中微量元素分布特 征中国矿业大学学报2 8 ( 1 ) ，5 - 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