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user: 3. 微量元素分布规律 通过对贵州西部大方、黔西等地主采煤层取样，在中国科学院地球化学研究所进行碎样加工，并在ICP-Ms上分析测试微量元素，获得主采煤层中微量元素分布情况。笔者以黔西矿区中相对富集的元素Tl、B、Th、Pb、Hg、Ge、As、F、Sb、Se及Ga、Sc、V、U为重点研究对象，对黔西矿区可采煤层4号、5号、6号、7号及9号煤层中有用元素和有害元素进行研究，了解上述元素在黔西县中部、东部、西北部分布情况。 3.1. 微量元素在不同煤层间的垂向分布特征 由图1可知，5、6及7号煤层中As含量大小相当，在0.25~0.47 μg/g之间，变化不大。9号煤层中As含量在0.26~20.629 μg/g之间，变化幅度较大，主要是南部龙场荣辉煤矿(M9-5)样品含量达20.629 μg/g。F元素含量变化不大，在217 μg/g~259 μg/g之间。7号煤层中B及Hg元素含量稍高于9号煤层。 4号煤层及9号煤层中均出现局部Pb含量异常高(M4-5、M9-6、M9-7)。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 ] 。研究区南部、东部发育断裂带，且9号煤层中含大量黄铜矿，这可能是煤受到低温热液作用的影响。与张军营 [ 4 ] 对黔西南断陷区晚二叠世煤的研究以及程伟 [ 5 ] 对毕节地区晚二叠世煤的研究是一致的，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。4号煤层中Tl元素含量在0.023~0.7 μg/g之间，变化幅度较大，Tl元素在5、6、及7号煤层中含量在0.5~1.4 μg/g之间，变化不大 大关一带9号煤底板中含有大量黄铜矿，9号煤层煤矸石中含有大量方解石脉，这说明在9号煤层形成中有热液活动的参与，从而造成了煤中有害元素(Pb、Tl等)的异常高。Th在煤层中的浓度一般在3.02~12.6 μg/g之间，U在0.992~6.887 μg/g之间变化。Th、U元素在矿区的浓度分布规律性明显。 从图2可以得出研究区不同煤层中As、Pb、Sc、Th、U、V、F元素在底部煤层(9号煤)中相对富集；As在4号及9号煤层中含量相对较高，9煤层中含量最高为4.02 μg/g，在5、6、7煤层中含量较低；Pb在4号、5号及9号煤层中含量较高，在9号煤中高达20.784 μg/g，在6号及7号煤层中含量低；Sc、Th、U、V、F在4、5、6、7、9号煤层中含量相差不大，F在9煤层中含量最高达256.93 μg/g。9号煤层总体含量较低，但是由于煤样9-1，9-7具有较高的含量，使整体平均后含量显著增加。9-7具有非常高的As，其与红林煤矿处于断裂附近有关。通过这一研究表明，贵州高As煤往往是后期热液改造造成的。 由图3得出，B在4、6、9号煤中含量较高，在5号煤层中含量相对较低；Hg在4号、6号、7号煤中含量较高，在5号及9号煤层中含量低；Sb在4号、9号煤中含量较高，在5号及6号煤层中含量很低；Se在4号及9号煤中含量较高，在5号、6号、7号煤层中含量相当。 3.2. 微量元素在矿区横向分布特征 As元素在4号煤层中含量在1.02~6.714 μg/g之间，变化范围较大。中部谷里一带含量较低，东部含量最高，西北部次之。9号煤层中As含量南部最高，西北部次之，东部最小。整体上As元素在黔西南部最高(平均11.154 μg/g) (图4)，西北次之(平均3.986 μg/g)，中部(平均0.945 μg/g)及东部(平均1.928 μg/g)低。 图1. 黔西地区晚二叠世龙潭组含煤地层柱状示意及煤中微量元素纵向变化曲线 图2. As、Pb、Sc、Th、U、V、F在不同煤层中的分布 图3. B、Hg、Sb、Se在不同煤层中的分布 F元素在黔西中部、东部及西北部变化不大(图4)，Hg元素含量由中部、东部向西北部呈现下降趋势。B元素矿区中中部谷里一带含量高，西北部金坡一带次之，东部含量最低。黔西矿区中Pb、Sb含量变化趋势基本相似，呈现中部→东部→西北部→南部逐渐增大(图5)。 图4. 9号煤层中As在矿区中的分布 图5. B、F、Hg在黔西矿区中的分布 煤层中Pb变化趋势大体一致，即从煤田东部向南部及西北部呈现变大的趋势。Sb元素含量呈现南 部高，东部和西北部低。总体上，黔西矿区中Pb、Sb含量变化趋势基本相似，呈现中部→东部→西北部→南部逐渐增大(图6)。 Tl元素在黔西矿区内的浓度变化有一定的规律性(图7)，中部谷里红砖、江丰、青龙煤矿含量最高，东部泰来及西北部金坡一带含量较低。Tl元素在9号煤层中在矿区中规律性不明显，西北部红林一带含量最高，东部次之，局部含量较高，M9-7中含量高达1.4 μg/g。Tl一般属于深部来源，陆壳中Tl的丰度仅为0.52 μg/g [ 6 ] ，Tl元素在黔西矿区分布呈现由中部→东部→西北部→南部含量依次降低(图7) Tl元素表现出这种变化趋势，可能与后期改造热流体具有低含量的Tl有关，结果煤层受到热流体改造后，含量降低。 Th、U元素在矿区中含量变化大，Th、U元素在矿区的浓度分布规律性明显，同一煤层中变化规律相似，4号煤层中由谷里红砖矿井→谷里江丰→谷里青龙及东部泰来→西北部金坡一带，呈现含量降低→相等→升高的趋势。9号煤层中Th、U在雨朵龙场一带含量较高，Th元素含量为13.4 μg/g，U元素含量为6.887 μg/g；在东部协和、泰来、大关阳河及西北部金坡含量相当。在黔西矿区中Th、U元素浓度变化由中部→东部→西北部→南部呈现逐渐变大的趋势(图8)。 Sc元素在矿区的含量变化小，一般在1.62~6.29 μg/g之间。V元素含量在矿区中的变化较大，含量在15.8~74.9 μg/g之间变化，局部较高，如中部谷里红砖矿井中V含量达74.9 μg/g。Sc、V元素在矿区 图6. Pb、Sb在黔西矿区中的分布 图7. Tl在黔西矿区中的分布 图8. Th、U在黔西矿区中的分布 的浓度分布规律性明显，4号煤层中Sc、V的浓度在中部谷里红砖矿井含量最高(6.29 μg/g，74.9 μg/g)，从谷里江丰青龙一带至中部泰来及西北部金坡呈现上升趋势；9号煤层中Sc、V由东部→南部→西北部红林一带逐渐增大。总体上，Sc及V元素在矿区中分布规律大体一致，由中部→东部→西北部→南部，呈现大→小→大→小的趋势(图9)。 图9. Sc、V在黔西矿区中的分布 3.3. 与相邻区对比 通过对贵州纳雍、大方、龙里、天柱、织金、威宁、赫章等地晚二叠世龙潭组48件煤样地球化学测试分析。根据各地区的煤层元素含量情况统计其平均值(表1)，从分析数据可以看到，黔西煤层中As、Co、Cd、F、Ga、Hg、Ni、Sb、Sn、Sr、Ba、Th、U、V元素均低于织金、大方、纳雍地区，而B、Ge、Pb Se元素含量低于大方地区，高于纳雍地区；黔西地区煤层中Sc、Tl元素含量高于织金、大方、纳雍地区。 与威宁–赫章一带比较，黔西地区煤中Ga、Sc、Ba、Th、U元素含量高于威宁–赫章一带；Co、Ni、Pb、Sn、V元素含量在威宁矿区最高，赫章地区最低；黔西地区Sr元素含量低于威宁–赫章一带地区(图10)。黔西地区煤层As、Co、Cd、F、Ga、Ge、Ni、Pb、Sb、Sc、Sn、Th、U、V元素含量低于天柱、龙里一带；Pb、Tl元素在龙里矿区含量最高，黔西地区次之，天柱最低；黔西地区Ba元素含量最高。总体上，F，As，Tl，V等比全国高 [ 3 ] [ 7 ] 。 形成上述元素含量的差异主要原因是：1) 贵州龙潭组岩相分区十分明显，自西向东由陆相→海陆交互相→海相。在晚二叠世期间，海相沉积范围随海侵逐渐扩大，由东向西迁移，主要煤层的聚集亦随之向西迁移和抬升，成为典型的海进型成煤 [ 2 ] 。2) 可能是由于威宁–赫章一带靠近康滇古陆，受到高富集Ga、Sc、Ba、Th、U，Co、Ni、Pb、Sn、V元素的峨眉山玄武岩 [ 8 ] 风化陆源沉积物质影响更大所致。3) 可能是由于后期热液改造引起，如龙里煤中高富集Pb、Tl元素表明后期热液改造明显。4) 物源风化母岩区别，如天柱风化母岩是新元古代下江群变质岩，其相对富集As、Co、Cd、F、Ga、Ge、Ni、Pb、Sb、Sc、Sn、Th、U、V元素，同时，其属于潮坪沉积环境，形成煤层应该具有高Sr含量特征。