青海木里煤田聚乎更矿区煤中稀土元素地球化学特征及其对成煤环境的指示

霍婷, 刘世明, 祁文强, 祝铠甲, 王金喜, 谭富荣. 青海木里煤田聚乎更矿区煤中稀土元素地球化学特征及其对成煤环境的指示[J]. 地质通报, 2020, 39(7): 995-1005.
引用本文: 霍婷, 刘世明, 祁文强, 祝铠甲, 王金喜, 谭富荣. 青海木里煤田聚乎更矿区煤中稀土元素地球化学特征及其对成煤环境的指示[J]. 地质通报, 2020, 39(7): 995-1005.
HUO Ting, LIU Shiming, QI Wenqiang, ZHU Kaijia, WANG Jinxi, TAN Furong. Geochemistry characteristics and indicative significance of rare earth elements in coal from Juhugeng coal district, the Muli coalfield in Qinghai Province[J]. Geological Bulletin of China, 2020, 39(7): 995-1005.
Citation: HUO Ting, LIU Shiming, QI Wenqiang, ZHU Kaijia, WANG Jinxi, TAN Furong. Geochemistry characteristics and indicative significance of rare earth elements in coal from Juhugeng coal district, the Muli coalfield in Qinghai Province[J]. Geological Bulletin of China, 2020, 39(7): 995-1005.

青海木里煤田聚乎更矿区煤中稀土元素地球化学特征及其对成煤环境的指示

  • 基金项目:
    中国地质调查局项目《特殊用煤资源潜力调查评价》(编号:DD20160187)、中央高校基本科研业务费专项资金《海陆过渡相与陆相页岩储层表征与对比研究》(编号:2652018234)和国家自然科学基金项目《祁连山冻土区天然气水合物气源研究》(批准号:41702144)
详细信息
    作者简介: 霍婷(1984-), 女, 硕士, 工程师, 从事煤系矿产调查研究工作。E-mail:huoting0408@163.com
    通讯作者: 刘世明(1984-), 男, 在读博士生, 高级工程师, 从事油气地质研究。E-mail:liushimingstand@163.com
  • 中图分类号: P595;P618.11

Geochemistry characteristics and indicative significance of rare earth elements in coal from Juhugeng coal district, the Muli coalfield in Qinghai Province

More Information
  • 运用高分辨电感耦合等离子质谱(ICP-MS)、X射线荧光光谱、光学显微镜及煤的工业分析对聚乎更矿区主采煤层下1煤层及其顶底板中的稀土元素、主量元素、显微组分及工业组分进行测定,分析稀土元素的含量、地球化学特征和分布模式对成煤环境的指示。结果表明:聚乎更矿区下1煤中稀土元素平均含量为23.01×10-6,相对不富集;LREE/HREE平均值为3.38;表明轻稀土元素较重稀土元素富集;下1煤层顶底板泥岩中,稀土元素相对富集,稀土元素总量远高于煤中,均值为煤中的8.6倍,轻稀土元素明显富集。顶底板与煤中稀土元素分配模式相似,受煤炭堆积沼泽水体变化和后期热液作用的影响,稀土元素含量有轻微的分异,煤中稀土元素与陆源岩关系密切。煤中δEu负异常明显,结构保存指数与凝胶化指数图解显示成煤环境主要为还原环境,与Eu异常指示的成煤环境一致。Ce呈现负异常,可能与其处于强的还原环境有关。煤中稀土元素与灰分呈中等正相关关系,与SiO2呈正相关关系,表明聚乎更矿区下1煤中稀土元素呈无机态赋存。煤层顶底板泥岩中稀土元素含量与粘土矿物呈明显的正相关关系,其中伊利石含量与稀土元素富集关系最密切。

  • 加载中
  • 图 1  研究区区域地质及采样位置图

    Figure 1. 

    图 2  聚乎更矿区煤层沉积柱状图

    Figure 2. 

    图 3  下1煤中轻、重稀土元素含量分布

    Figure 3. 

    图 4  聚乎更矿区一、三、四井田下1煤中稀土元素分配模式图

    Figure 4. 

    图 5  下1煤层顶底板泥岩中粘土矿物含量与REE、LREE和HREE含量关系

    Figure 5. 

    图 6  下1煤顶底板泥岩中石英含量与稀土元素含量相关性

    Figure 6. 

    图 7  下1煤顶底板泥岩中高岭石含量(a)和伊利石含量(b)与REE, LREE和HREE含量关系

    Figure 7. 

    图 8  显微组分对成煤环境的指示

    Figure 8. 

    图 9  聚乎更矿区下1煤层无机矿物显微组分

    Figure 9. 

    图 10  稀土元素含量与δCe/δEu相关图解

    Figure 10. 

    表 1  聚乎更矿区下1煤中稀土元素含量

    Table 1.  The content of rare earth elements in the No.1 coal from Juhugeng coal district 10-6

    采样位置 样品编号 岩性 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y
    一井田 1J-1 顶板泥岩 43.5 81.7 8.72 33.3 6.42 1.28 5.51 0.88 4.83 1.00 2.77 0.46 3.03 0.48 27.1
    1J-2 原煤 2.17 2.99 0.51 1.66 0.24 0.025 0.25 0.042 0.17 0.040 0.12 0.042 0.12 0.027 2.21
    1J-3 原煤 1.46 3.20 0.54 1.72 0.28 0.070 0.26 0.055 0.30 0.070 0.21 0.043 0.26 0.046 2.04
    1J-4 原煤 2.70 4.51 0.60 1.77 0.26 0.10 0.28 0.054 0.30 0.061 0.18 0.035 0.19 0.035 1.50
    1J-5 原煤 1.77 2.13 0.59 1.61 0.23 0.16 0.23 0.052 0.20 0.045 0.13 0.033 0.14 0.036 1.41
    1J-6 原煤 2.32 4.06 0.58 1.84 0.30 0.053 0.28 0.054 0.27 0.057 0.17 0.035 0.18 0.034 1.58
    1J-7 原煤 2.08 3.46 0.56 1.80 0.29 0.086 0.27 0.049 0.22 0.080 0.14 0.032 0.16 0.033 1.24
    1J-8 原煤 1.62 2.89 0.51 1.61 0.26 0.069 0.24 0.047 0.23 0.053 0.15 0.034 0.17 0.035 1.47
    1J-9 原煤 4.00 6.89 0.85 3.04 0.53 0.12 0.48 0.089 0.53 0.12 0.36 0.066 0.45 0.076 3.49
    1J-10 原煤 14.1 19.7 2.16 6.24 0.91 0.21 1.02 0.19 0.92 0.19 0.56 0.11 0.61 0.11 5.39
    1J-11 原煤 8.66 15.8 1.82 6.73 1.33 0.25 1.19 0.19 1.13 0.23 0.65 0.10 0.69 0.14 6.46
    1J-12 原煤 12.2 18.9 1.87 6.83 1.33 0.36 1.24 0.22 1.46 0.33 1.00 0.21 1.20 0.18 8.50
    1J-13 原煤 7.68 14.0 1.52 6.07 1.25 0.24 1.10 0.18 1.04 0.20 0.54 0.08 0.51 0.08 5.72
    1J-14 底板泥岩 34.2 68.3 7.26 26.4 4.55 0.76 3.99 0.61 3.13 0.59 1.61 0.28 1.69 0.29 16.1
    三井田 3J-1 顶板泥岩 51.2 97.2 11.4 41.1 8.04 1.61 6.70 1.04 5.84 1.20 3.42 0.54 3.69 0.56 32.1
    3J-2 原煤 0.69 1.10 0.43 0.95 0.17 0.019 0.17 0.04 0.17 0.04 0.12 0.03 0.17 0.03 1.11
    3J-3 底板泥岩 51.7 96.1 10.9 38.5 7.80 1.50 6.59 1.05 6.12 1.24 3.46 0.55 3.74 0.56 35.3
    四井田 4J-1 顶板泥岩 33.2 63.9 7.18 27.1 5.04 1.09 4.30 0.66 3.44 0.68 1.94 0.32 1.92 0.33 19.1
    4J-2 原煤 2.48 2.67 2.09 2.85 0.27 0.012 0.41 0.10 0.04 0.02 0.07 0.09 0.15 0.07 1.38
    4J-3 底板泥岩 17.9 31.3 4.35 15.4 2.91 0.84 2.74 0.53 3.17 0.63 1.66 0.29 1.63 0.29 16.4
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    表 2  聚乎更矿区下1煤中稀土元素地球化学参数

    Table 2.  Geochemical parameters of rare earth elements in the No.1 coal from Juhugeng coal district

    采样位置 样品编号 Ad/% REE LREE HREE L/H (La/Yb)N (La/Sm)N (La/Lu)N (Gd/Lu)N δEu δCe
    一井田 1J-1 / 220.9 174.9 46.05 3.8 9.67 4.26 9.42 1.43 0.66 1.01
    1J-2 1.20 10.61 7.59 3.02 2.51 12.69 5.675 8.45 1.147 0.31 0.688
    1J-3 6.71 10.56 7.27 3.29 2.21 3.78 3.306 3.31 0.704 0.80 0.866
    1J-4 4.71 12.57 9.93 2.63 3.77 9.63 6.51 7.92 0.995 1.17 0.855
    1J-5 25.41 8.78 6.50 2.28 2.85 8.44 4.76 5.12 0.801 2.09 0.500
    1J-6 3.09 11.81 9.15 2.65 3.45 8.50 4.934 7.06 1.003 0.57 0.839
    1J-7 2.33 10.50 8.28 2.22 3.72 8.52 4.555 6.63 1.009 0.96 0.550
    1J-8 3.31 9.39 6.96 2.43 2.86 6.26 3.950 4.82 0.842 0.86 0.766
    1J-9 6.52 21.10 15.43 5.67 2.72 6.00 4.73 5.50 0.797 0.75 0.90
    1J-10 35.14 52.4 43.3 9.10 4.76 15.53 9.70 12.93 1.12 0.67 0.86
    1J-11 9.70 45.35 34.6 10.77 3.21 8.44 4.10 6.65 1.09 0.62 0.96
    1J-12 18.53 55.8 41.4 14.36 2.89 6.81 5.73 6.99 0.86 0.85 0.95
    1J-13 5.77 40.23 30.8 9.45 3.26 10.25 3.87 10.19 1.74 0.63 0.99
    1J-14 / 169.8 141.5 28.29 5.0 13.63 4.73 12.45 1.74 0.54 1.04
    三井田 3J-1 / 265.7 210.6 55.1 3.8 9.36 4.00 9.46 1.48 0.67 0.97
    3J-2 17.82 5.23 3.35 1.88 1.78 2.80 2.559 2.28 0.68 0.34 0.48
    3J-3 / 265.1 206.5 58.6 3.5 9.33 4.17 9.53 1.45 0.64 0.97
    四井田 4J-1 / 170.3 137.6 32.71 4.2 11.70 4.15 10.56 1.63 0.71 1.00
    4J-2 4.45 12.70 10.37 2.33 4.46 10.99 5.771 3.84 0.76 0.11 0.28
    4J-3 / 100.0 72.7 27.30 2.7 7.42 3.87 6.43 1.18 0.91 0.85
     注:陨石数据采用Boynton推荐的球粒陨石平均值[25];∑LREE=La+Ce+Pr+Nd+Sm+Eu;∑HREE=Gd+Tb+Dy+Ho+Er+Tm+Yb+Lu;∑REE=∑LREE+∑HREE;(La/Yb)N、(La/Sm)N、(La/Lu)N、(Gd/Lu)N元素球粒陨石标准化值的比值;δEu=EuN/(SmN×GdN)1/2,δCe=CeN/(LaN×PrN)1/2,EuN、SmN、GdN、CeN、LaN、PrN为元素球粒陨石标准化值
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    表 3  下1煤层顶底板泥岩矿物组分与含量

    Table 3.  The mineral composition and content of mudstone in roof and floor of the No.1 coal

    样品编号 矿物含量/% 黏土矿物/% 稀土元素含量/10-6
    石英 钾长石 斜长石 菱铁矿 TCCM 高岭石 伊利石 蒙脱石 REE LREE HREE
    1J-01 47.0 1.0 52.0 25 27 220.9 174.9 46.05
    1J-14 46.0 54.0 24 28 2 169.8 141.5 28.29
    3J-01 41.0 5.0 4.0 50.0 24 26 265.7 210.6 55.1
    3J-03 42.0 58.0 24 34 1 265.1 206.5 58.6
    4J-01 50.0 3.0 4.0 2.0 41.0 15 24 1 170.3 137.6 32.71
    4J-03 63.0 3.0 2.0 1.0 31.0 16 14 1 100 72.7 27.3
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    表 4  灰分、主量元素与稀土元素相关关系

    Table 4.  The relationship between ash, major elements and rare earth elements

    组分 Ad K2O Na2O SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 MnO2 P2O5 TiO2 REE
    Ad 1.000
    K2O -0.863** 1.000
    Na2O -0.738** 0.190 1.000
    SiO2 0.055 0.522* -0.049 1.000
    Al2O3 -0.773** 0.236 0.474 -0.184 1.000
    Fe2O3 0.245 -0.333 -0.101 -0.696** -0.311 1.000
    CaO 0.318 -0.689** 0.071 -0.613** -0.311 0.640** 1.000
    MgO 0.327 -0.467 -0.044 -0.632** -0.422 0.833** 0.880** 1.000
    SO3 -0.347 -0.532* 0.245 -0.255 0.081 0.244 0.598* 0.430 1.000
    MnO2 0.351 -0.052 -0.390 -0.343 -0.603* 0.754** 0.413 0.692** -0.256 1.000
    P2O5 / 0.899* 0.257 -0.886* 0.371 0.886* 0.143 0.143 -0.821 0.486 1.000
    TiO2 -0.136 -0.140 0.411 0.005 0.390 -0.017 0.025 -0.015 0.701** -0.446 0.657 1.000
    REE 0.481 0.668** -0.278 0.652** -0.118 -0.392 -0.696** -0.547* -0.679** 0.048 0.829* -0.275 1.000
    注:**在置信度(双测)为0.01时,相关性是显著的;*在置信度(双测)为0.05时,相关性显著
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出版历程
收稿日期:  2019-09-24
修回日期:  2020-02-10
刊出日期:  2020-07-15

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