新疆东部地区高砷煤中砷的赋存状态及地质成因研究

In allusion to the arsenic anomalies enrichment in coal from Keerjian、south Kumutage mining area in Tuha basin and Hanshuiquan mining area in Santanghu coal field，Xinjiang. We identify the content and distribution characteristics of arsenic，delineation the arsenic abnormal enrichment area through conventional coal petrography and coal analysis、plasma mass spectrometry、atomic fluorescence spectrometry method, and delineate the mode of occurrence and quantitative distribution of arsenic in high arsenic coal through the direct methods (SEM+EDX、TEM+SAD+EDX、HRTEM、XAFS) and indirect methods(LTA+XRD、sequential chemical extraction experiments、mathematical statistical).We investigate the material sources and the migration、enrichment mechanism of arsenic under the contrast of the geological characteristics in high arsenic coal areas and normal areas,analyze the control factor of arsenic in coal by tectonic, sedimentary, magmatic and hydrothermal activity,reveal the genetic mechanism of arsenic enrichment. And deepen the understanding of the coal geochemistry in Xinjiang, provide scientific、 theoretical basis for environmental protection and rational utilization of coal resources.

针对新疆吐哈盆地克尔碱矿区、库木塔格南矿区、三塘湖煤田汉水泉矿区煤中砷异常富集现象，采用煤岩煤质分析、电感耦合等离子体质谱、原子荧光光谱方法查明研究区煤中砷的含量水平与分布变化特征，圈定煤中砷异常富集区；采用直接方法（SEM+EDX、TEM+SAD+EDX、HRTEM、XAFS）与间接方法（LTA+XRD、逐级化学提取实验、数理统计分析方法），确定新疆东部地区侏罗纪高砷煤中砷的赋存状态及定量分布；探讨煤中砷的物质来源与迁移富集机理等地球化学行为，基于高砷煤区与正常区地质特征的对比分析，分析构造、沉积、岩浆热液活动等对煤中砷的地质控制作用，从而揭示煤中砷富集的地质成因机理，进而深化对新疆煤地球化学的认识，为环境保护和煤炭资源的合理开发利用提供科学的理论依据。

新疆东部地区是中国重要的煤炭资源储备基地，地勘阶段发现部分地区砷元素含量较高，尤其是三塘湖煤田汉水泉矿区部分钻孔中砷含量异常偏高，且样品含砷量最高可达190μg / g，砷的富集类型与成因需进一步查明。课题组在对新疆东部地区煤岩煤质分析的基础上，利用煤相分析、孢粉测试、XRD分析、逐级化学提取、双轨道原子荧光法及电子探针等方法对典型高砷煤富集区域进行煤相演替规律研究及砷元素赋存状态的定量分析，并对煤中砷的物质来源与迁移富集机理等地球化学行为进行讨论。研究结果显示：砷含量最高的样品大多数采自于西山窑组中部9号亮煤—半亮煤层，且砷元素异常的层位在垂向分布上没有规律；煤中砷元素主要以水溶态/可交换态、有机结合态、无机可溶态（硫化物结合态、砷酸盐结合态）及无机不可溶态（残渣态）赋存于煤岩中，且煤中不同赋存状态的砷元素含量从大至小依次为：无机可溶态>残渣态>有机结合态>水溶态/可交换态，其中无机可溶态砷以砷酸盐结合态砷为主要组分；煤中砷的赋存状态受成煤植物、区域元素化学分布、煤级、构造裂隙-热液活动以及地下水活动等多方面因素综合控制，造成了砷元素在分布上的不均一性。