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运用ICP-MS检测煤的稀土元素地球化学特征和赋存状态

  1 引言 
  笔者以攀枝花太平煤矿18号煤层为例,借鉴别人的研究方法通过实验对比研究18号煤层中稀土元素的地球化学特征,探讨了煤中稀土元素的赋存状态,并利用稀土元素地球化学参数探讨了成煤环境对煤中稀土元素富集的影响。太平煤矿位于四川省攀枝花宝鼎盆地,资源丰富,是煤炭开采和煤层气开发的重要基地,其基本构造为一个北端封闭,向东南倾没,东缓西陡的不对称向斜,主采煤层为三叠系上统的大荞地组。太平煤矿开采煤层的灰分较低,硫分稍高,煤变质程度相对较低,煤类为焦煤。 
  2.1 稀土元素分布特征 
  从表1中可以看出,太平煤矿18号煤层的稀土元素中La、Ce、Nd、Sm的平均含量高于中国煤均值和世界煤均值。Pr、Gd、Tb、Dy、Er、Tm、Yb、Lu的平均含量低于中国值但也高于世界值。 
  结合稀土元素的含量同时采用Masuda(1973)提出的26个球粒陨石平均值(表2)经过计算得出稀土元素的地球化学参数表(表3) 
  根据表3中灰分与稀土元素含量的数据,作出两者的关系图(图1),并进行线性拟合,研究二者之间的联系。 
  2.3 稀土元素分布模式 
  从图2中可以看出,LREE之间的分馏程度大于HREE,且均有Eu负异常的现象,其中La-Eu段的平均斜率陡于Gd-Lu段。大部分样品的曲线图均呈现左高右低的右倾“V”型变化趋势。样品18-6、18-10、18-11、18-12、18-14的曲线位于全部曲线的最下方,存在一定的低异常,可能是由于该处受到地下水淋滤或其他因素的影响[7],使得其中的稀土元素发生迁移,从而影响了稀土元素的分布。 
  3 讨论 
  煤中稀土元素具有较强的无机亲和性,此外,有机质可以与稀土元素形成络合物,吴艳艳等[9]认为稀土元素与黄铁矿有较强的亲和性,而与黏土矿物呈负相关。由于成煤环境条件和成煤时期地质构造的影响,变质作用等都会影响稀土元素在煤中的富集。 
  3.2 稀土元素的赋存 
  4 结论 
  (3)由稀土元素的分布模式图中各样品曲线可以看出,LREE之间的分馏程度大于HREE,均有Eu负异常而Ce无异常的现象。这些曲线的相似性,说明在整个18号煤层形成的过程中,物质来源比较稳定,成煤环境并没有发生大的变化。 

2016-11-18
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