火山灰蚀变粘土岩夹矸对煤中矿物异常和微量元素富集的影响机理

The composition and association of minerals in coal are attributed to different inorganic processes and sedimentary input that were associated with coal formation. Among these factors, leaching of volcanic ashes would be expected to result in mineralogical anomalies (species and associations) and enrichment of trace elements. Tonsteins are widely developed in the Late Permian coal-bearing sequences of southwestern China. Although the geochemistry of most tonsteins in the world indicates an origin of silicic or silicic to intermediate volcanic ash fallout, alkali and mafic tonsteins that were developed in the Late Permian coal-bearing sequences of southwestern China have also been reported. This project is intended to investigate the mechanism of the formation of minerals in coal seams that contain tonsteins, by evaluating a couple of typical Late Permian coal seams in southwestern China. Comparative study will be conducted on the mineralogy of coals that were influenced by volcanic ashes and those formed under more normal depositional conditions, with an emphasis on evaluating the influence of volcanic ashes of different chemical compositions on coal mineralogy, as well as on evaluating the effect of peat-forming conditions and coal rank advance on mineralogical composition of tonsteins.

煤的矿物组成和组合关系是多种地质和地球化学作用过程以及不同性质的物源物质共同影响的结果。降落到泥炭沼泽的火山灰物质经常是煤中矿物异常（种类和组合）以及微量元素富集的原因。火山灰蚀变粘土岩夹矸在我国西南地区晚二叠世含煤岩系中普遍分布。尽管自然界中绝大多数火山灰蚀变粘土岩夹矸的原始物质是酸性或中酸性，西南地区晚二叠世含煤岩系中广泛分布碱性和基性火山灰。项目拟以西南地区主要矿区晚二叠世煤和火山灰蚀变粘土岩夹矸为主要研究对象，揭示火山灰蚀变粘土岩夹矸对煤中矿物种类、组合和微量元素富集的影响。对比研究受火山灰影响和正常沉积作用形成煤层的矿物学和地球化学特征，重点探讨不同性质的火山灰对煤层中矿物异常和微量元素富集的影响，以及成煤介质条件与煤阶演化对火山灰矿物迁变的制约作用。

结题摘要.煤的矿物组成和组合关系是多种地质和地球化学作用过程以及不同性质的物源物质共同影响的结果。降落到泥炭沼泽的火山灰物质经常是煤中矿物异常（种类和组合）以及微量元素富集的原因。火山灰蚀变粘土岩夹矸在我国西南地区晚二叠世含煤岩系中普遍分布。尽管自然界中绝大多数火山灰蚀变粘土岩夹矸的原始物质是酸性或中酸性，西南地区晚二叠世含煤岩系中广泛分布碱性和基性火山灰。本项目主要以西南地区主要矿区晚二叠世煤和火山灰蚀变粘土岩夹矸为主要研究对象，研究火山灰蚀变粘土岩夹矸对煤中矿物种类、组合和微量元素富集的影响，揭示松藻矿区晚二叠世煤的地球化学和矿物学特征及其主控地质和地球化学因素。.总体上查明了松藻矿区晚二叠世煤中元素的含量、分布规律和赋存状态，并鉴定了松藻煤中Tonstein的性质，评价了影响煤的地球化学特征的地质因素。聚煤盆地西侧康滇古陆的高钛玄武岩是松藻聚煤盆地陆源物质主要来源，对煤中微量元素的背景值起到了决定性作用。不同煤层的微量元素的区别主要是由不同性质的同沉积火山灰造成。同华和渔阳部分煤层中明显富集高场强元素，是碱性火山灰导致。.查明了受火山灰影响的煤中伊蒙混层矿物和伊利石的成因。在含有基性和碱性Tonstein的煤层中富集自生的伊蒙混层矿物，其形成与充足的碱性离子供给有关。原始碱性火山灰在淋滤过程中释放Na、K、Ca等离子，基性火山灰在淋滤过程中释放Fe、Mg等离子。这些离子在海水影响的碱性泥炭堆积环境中得以保存并固定在伊蒙混层矿物以及伊利石中。富钠伊利石形成所需要的钠离子可能是有机质在煤的演化的过程中释放出来的。松藻煤中稀土元素以及高场强元素的载体为两类矿物，第一类为大量自生的细粒级稀土元素的磷酸盐矿物（即磷镧铈矿），主要是火山灰经受地下水淋滤作用形成；第二类为脉状的稀土元素矿物，可能与同期的火山活动有关。.评价了松藻煤中稀土元素的工业开发潜力，打通、同华和渔阳煤的高温灰中稀土元素的含量分别为704µg/g (或0.84%的 REY2O3)、1737µg/g (或2.09%的REY2O3)、911µg/g (或1.09%的REY2O3)。后两个煤层中REY的含量高于典型的工业边界品位（0.1%的REY2O3）。通过评价认为，松藻煤灰可以被视为具有一定潜力的提取稀土元素的原材料。