黄陇侏罗纪煤中超高含量钡的富集机理研究

Barium is a significant element in coal. In one hand, the ratio of strontium to barium is a universal indicator for distinguishing depositional environments. In the other hand, barium is one of harmful and hazardous elements to humans and environment during coal processing and utilization. Recent research shows that the content of Ba is superhigh in the coal of Jurassic in Huanglong Coalfield, the mean and maximum are 5728μg/g and 26423μg/g, respectively, and it is much higher than the average of Chinese coals (159μg/g). The superhigh content of Ba is very rare in the coal not only in China but also in the world. Unlike the gallium, lithium, germanium and rare earth elements, the studies on the superhigh Ba in coal are very little. So the origin, occurrence, enrichment mechanism and potential hazard about its have not well researched. In this study, the characteristics of provenance, process of migration and mechanism of enrichment of superhigh Ba in the coals of Jurassic in Huanglong Coalfield will be detailed studied by using geology, coal petrology and geochemistry. The results will improve the theory of trace elements geochemistry in coal. Moreover, the research also has the role of guiding for coal utilization and environment protecting.

钡是煤中一种非常有意义的元素。一方面，钡具有成煤环境指相意义；另一方面，钡是一种重金属，在煤炭加工利用过程中会对人体和环境产生危害。近期在黄陇煤田侏罗纪煤中发现了超高含量的钡（平均值为 5728μg/g, 最大值达到26423μg/g），远远超过中国煤中的平均值（159μg/g）。然而，由于Ba的毒性不如As、F、Se、Hg等元素，也不具有如Ga、Ge、Li、REE等元素的经济价值，因此，对煤中超常富集钡的研究很少，其来源、赋存状态、富集机理以及其潜在的危害性都不完全清楚。据此，本课题以黄陇煤田侏罗纪煤为研究对象，综合运用地质学、煤岩学、地球化学等理论，探讨超高钡的物源特征、运移过程和富集机理。研究成果将丰富完善煤的微量元素地球化学理论，同时也能对安全利用煤炭资源和保护环境起到指导作用。

钡是煤中一种非常有意义的元素。一方面，钡具有成煤环境指相意义；另一方面，钡是一种重金属，在煤炭加工利用过程中会对人体和环境产生危害。黄陇煤田侏罗纪煤中发现了超高含量的钡。煤中超高含量的钡这一现象非常罕见，在世界范围内也是唯一的。相对于煤中其他有益伴生元素，如镓、锂、锗和稀土元素等，对煤中超常富集钡的研究很少，其来源、赋存状态、富集机理以及其潜在的危害性都不完全清楚。据此，本课题以黄陇煤田侏罗纪煤为研究对象，采用了无机和有机相集合的手段，综合运用了地质学、煤岩学、地球化学等理论，探讨了超高钡的物源特征、运移过程和富集机理。研究成果对丰富完善煤中伴生矿产成矿理论，同时也能对安全利用煤炭资源和保护环境起到指导作用。. 研究发现黄陇侏罗纪高含量钡的煤中碳酸盐矿物大量存在（方解石、毒重石、白云石、铁白云石、菱锶矿），碳酸盐矿物和磷灰石大量出现导致煤中CaO和P2O5出现富集。. 微量元素中Ba、Sr和稀土元素Eu出现了富集现象，特别是Ba的富集系数达到了14。在剖面上，以夹矸样品为界，下部样品中Ba的含量远远高于上部的样品；Ba主要以毒重石（BaCO3）矿物态和类质同象态存在于菱锶矿和方解石里；Ba来源于秦岭-大巴超大型重晶石-毒重石矿床。稀土元素含量普遍较低，且富集中稀土元素。M-type型稀土元素的出现与煤中高含量的CaO有关；Eu出现了强烈的正异常（δEu均值为9.55），煤中稀土元素的分配模式与海底黑烟喷出物以及秦岭-大巴黑色页岩成矿带含矿硅质岩中稀土元素的分配模式完全一致，δEu与Ba含量关系密切。.依托项目研究成果发表论文8篇，其中SCI论文4篇，EI检索论文1篇，中文核心1篇，ESCI论文2篇；申请并获批2项国家发明专利。