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user: 4. 微量元素富集成因探讨 陆源区母岩性质决定了泥炭沼泽古土壤中微量元素的含量，在相当的程度上也决定了成煤植物和泥炭沼泽介质中微量元素的数量以及煤中微量元素的含量 [ 3 ] 。贵州西部自中二叠世之后隆起成陆，长期遭受风化剥蚀，晚二叠世大量玄武岩喷溢，之后地壳下沉海水入侵而成为滨海环境。在侵蚀盆地的基础上，接受了一套二叠系海陆交互相含煤沉积——龙潭组。陆源区母岩中微量元素的高含量为煤中微量元素相应的高含量的形成提供了物质基础 [ 9 ] 。贵州晚二叠世含煤盆地以西部康滇古陆的峨眉山玄武岩为母岩，富含Cr、Ni、Co、Sb、Se等元素，导致贵州西部煤层中上述微量元素含量也高。 黔西地区煤中微量元素含量显示，南部及中部受海水影响大的潮坪环境中富集微量元素B、S等， Table 1 Comparision of the average concentrations of 20 selected trace elements in coals from Tianzhu， Longli， Weining， Hezhang， Zhijin， Nayong and Dafang area 区域 元素 天柱(2件) 最小值~最大值 (平均值) 龙里(2件) 威宁(7件) 赫章(2件) 织金(2件) 纳雍(6件) 大方(10件) 黔西(17件) As 4.92`~8.30 (6.61) 8.67~9.09 (8.88 ) n.d. n.d. n.d. 0.84`~2.37 (1.600) 0.56`~8.97 (4.964 ) 0.25`~20.63 (1.285) B n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 0.2`~5.03 (5.175 ) `1.02~14.7 (8.870 ) 0.72`~28.7 (7.498) Co 3.29`~8.74 (6.015 ) `9.74~32 (20.870 ) 0.6`~27.944 (13.869) 0.69`~0.83 (0.759 ) 1.03`~14.5 (7.755 ) 2.21`~24.1 (7.990 ) 3.7`~23.6 (11.302 ) <1`~12.3 (2.768) Cd 0.25`~0.497 (0.375 ) 0.43`~0.6 (0.517 ) n.d. n.d. n.d. 0.05`~0.43 (0.162) 0.02`~0.16 (0.240) 0.01`~0.29 (0.030) F n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 193`~290 (229.000 ) 259`~341 (298.000) 217`~259 (226.259) Ga 3.44`~23.5 (13.470) 12`~19.5 (15.750) 1.301`~5.72 (2.413) 1.62`~3.4 (2.510) 2.06`~7.27 (4.668) 2.21`~5.75 (4.059) 2.14`~12.6 (8.522) 2.34`~7.41 (3.320) Ge 0.749`~2.25 (1.500 ) 2.11~3.51 (2.813) n.d. n.d. n.d. 0.4`~1.5 (0.800) 0.61`~1.91 (1.227) 0.6`~3.02 (0.829) Hg n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 0.03`~0.21 (0.106) `0.03~0.26 (0.163) 0.01`~0.35 (0.060) Ni 22.4`~41.3 (31.850) 17.6`~40.6 (29.100) 3.06`~45.51 (20.485) 1.9`~3.14 (2.522) 3.71`~24.4 (14.071) 5.1`~16.8 (10.550) `3.79~42.2 (17.149) 1.5`~31.3 (5.746) Pb 2.68`~12.48 (7.579) 0.34~38.4 (19.350) 0.99`~26.68 (11.898) 2.92`~5.31 (4.114) 10.34`~1.7 (6.014) `1.2~10.6 (6.127) 3.73`~45.4 (17.197) <1`~30.5 (8.913) Sb 1.18`~3.98 (2.577) `0.43~0.57 (0.500) n.d. n.d. n.d. 0.01`~0.83 (0.378) `0.01~1.08 (0.416) 0.01`~0.86 (0.218) Sc 2.93`~6.57 (4.750) `8.03~14.6 (11.315) 1.084`~4.38 (2.095) 1.6`~1.8 (1.693) `2.96~5.53 (4.245) 1.46`~4.42 (2.639) 1.82`~7 (3.393) 1.62`~6.92 (3.953) Se n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 0.36`~1.15 (0.748) 1.46`~2.49 (1.750) 0.49`~4.33 (1.481) Sn 1.13`~1.25 (1.194) `0.23~0.95 (0.589) 0.3`~1.487 (0.685) 0.38`~0.79 (0.583) 0.47`~1.3 (0.869) 0.3`~1.05 (0.531) 0.38`~1.6 (0.701) `0.13~0.56 (0.312) Sr `73.8~78.9 (76.350) `3.51~70 (36.757) 23.198`~117.098 (59.494) 65.4`~224.77 (145.090) 47.1`~71.1 (59.083) 51.2`~413 (150.400) 21.7`~118 (63.730) 39.40`~89.2 (57.985) Ba 9.98`~12.1 (11.040 ) 0.44`~38 (19.218) 8.446`~27.84 (13.313) 11.42`~19.51 (15.462) 7.61`~107.7 (57.655) 11.9`~78.8 (48.779) 17.2`~110 (49.463) 7.08`~163 (31.89) Tl 0.027`~1.12 (0.574 ) 0.56`~1.37 (0.963) n.d. n.d. n.d. 0.4`~0.7 (0.550) 0.007`~1.7 (0.589) 0.02`~1.4 (0.841) Th 3.94`~13.1 (8.520) `~ (8.770) 0.532~4.780 (1.689) 1.31`~2.29 (1.799) 2`~4.48 (3.239) 2.94`~15.8 (5.585) 2.42`~8.27 (5.483) 3.02`~13.4 (5.034) U `1.59~21.67 (11.630) 0.34`~17.2 (9.077) 0.471`~3.494 (1.221) 0.72`~0.91 (0.812) 1.28`~1.43 (1.357) `0.62~12.1 (2.872) 0.72`~5.79 (2.866) 1.04`~6.89 (1.261) V 19.5`~246 (132.750) 5.85`~12.31 (55.150) 5.532`~80.73 (26.470) 9.95`~14.66 (12.305) 23.48`~142.2 (82.845) 11.9`~70.576 (31.046) 16.4`~154 (63.291) 15.8`~74.9 (22.368) 表1. 研究区可采煤层与省内不同区域煤中20种微量元素的含量对比(单位：μg/g) 图10. 研究区与威宁、赫章煤层微量元素含量对比图 受海水影响相对较小的西部、西北部三角洲沉积环境的微量元素含量则较低。龙里煤层富集As、Co、Cd、F、Ga、Ge、Ni、Pb、Sb、Sc、Sn、Th、U、V元素，一方面其形成环境主要是潮坪环境，另外可能是煤层受到后期热液改造引起。天柱煤层富集As、Co、Cd、F、Ga、Ge、Ni、Pb、Sb、Sc、Sn、Th、U、V元素，一方面是其形成于潮坪环境，另外是物源为新元古界浅变质岩有关。贵州二叠系煤层具有较高F含量，一般为193~341 μg/g，平均251 μg/g (N = 31)，其他微量元素均低。低温热液流体是影响黔西晚二叠世煤中微量元素局部异常富集和赋存状态的主控地质因素 [ 9 ] - [ 15 ] 。 依据Sr/Ba的环境指示意义，同一地区滨海沼泽相沉积物比陆相沉积物的Sr/Ba比值要明显地增高 [ 16 ] [ 17 ] ，Sr/Ba比值一般在海相沉积物中大于1，而在陆相沉积物中小于1；V/Ni比值在海相沉积物中大于3，Th/U比值在海相沉积物中小于7，在陆相沉积物中大于7 [ 18 ] 。威宁、赫章、织金、纳雍、大方、黔西、龙里、天柱Sr/Ba比值分别为4.47、9.83、1.02、3.08、1.29、1.82、1.91、6.92，均大于1，说明煤层的形成受海水影响，其中天柱Sr/Ba比值远大于1，V/Ni比值为4.17，Th/U比值为0.73，远小于7，S含量为6.89%，天柱地区属于海相沉积环境或受海水影响较大的咸水环境，属于典型的潮坪成煤环境；龙里地区与天柱相似。威宁及赫章位于陆相区与潮坪过渡位置，其Sr/Ba比值远大于1，Th/U比值分别为1.38、2.22，V/Ni比值分别为1.29、4.88，水体为咸水，受海水影响大，属于潮坪沉积作用成煤为主，这与当时该地区岩相古地理相吻合 [ 19 ] [ 20 ] (图11)。织金、纳雍、大方及黔西则反映为海陆交互相沉积环境，受海水影响相对较小，属于三角洲成煤环境为主 [ 21 ] [ 22 ] 。因而，煤中微量元素在天柱、龙里、威宁、赫章相对富集。 煤中元素富集的因素除了陆源碎屑供给及沉积环境以外，低温热液流体是影响黔西晚二叠世煤中微量元素局部异常富集和赋存状态的主控地质因素 [ 5 ] 。一般认为，煤中异常高含量的有害元素与断裂带运移的热液及挥发物质有关 [ 3 ] [ 23 ] [ 24 ] 。黔西M4-1、M9-1中稀土总量异常，高于母岩稀土含量，M4-1、M9-1中Tl、Pb、Sb、As等含量也出现异常高，这是黔西南部发育穿切含煤岩系的断裂带，低温热液将深部微量元素带入含煤岩系中，从而造成了煤中有害元素(Pb、Tl等)的异常高含量，其与前人认为黔西南煤中有害元素的富集主要受大断裂及其衍生的断裂所控制，多期次的低温热液流体成为有害元素的主要载体，通过断裂带进入煤层的结果一致 [ 4 ] [ 25 ] - [ 28 ] 。