稀土元素地球化学在煤与矿产勘查中的应用

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1、稀土元素地球化学在煤与矿产勘查中的应用钟明灯，王爱宽中国矿业大学资源与地球科学学院江苏省徐州市221000摘要：稀土元素在地质学的应用非常广泛，本文从煤田地质的角度出发，综合探究了煤中稀土元素对于沉积环境，变质作用等指示作用；并从矿床学角度出发，探讨了稀土元素在判别岩体含矿性和构造岩稀土元素特征在找矿中的应用。关键词：地球化学；稀土元素；资源勘查；煤0引言众所周知,稀土元素不仅在工业、农业和国防上具有重要用途,而且其地球化学特征对天体演化和成岩成矿作用的研究,可以起到良好的地球化学指示剂作用。因此,稀土元素地球化学的研究受

2、到人们越来越多的注意。在煤田地质学中，不少学者从不同区域的煤中稀土元素含量、空间分布、地球化学参数及分布模式、来源等方面,探讨不同区域的煤中稀土元素的地球化学特征，得出了不少成果。而稀土元素在找矿，判别岩体含矿性方面的作用也不容忽视。本文从从不同角度综述稀土元素地球化学在煤田地质学及资源勘探等领域中的应用来探讨现阶段稀土元素地球化学的应用成果及存在问题。有助于研究工作的进一步开展。1煤稀土元素的研究及应用煤中的稀土元素一直是煤地质学研究中的一个重点问题之一,煤中稀土元素的研究具有两个方面的意义,一是地质成因方面,可指示物源

3、、环境等,许多学者用煤中稀土元素的分布特征、赋存状态以及地球化学参数等来作为煤地质成因的地球化学指示剂和揭示成煤物质的来源;另一方面是资源利用,在一些煤盆地发现有高含量稀土元素的煤可有望作为REE矿产新的来源。下面，我们从煤中稀土元素对于煤的沉积环境和变质程度的指示作用来讨论煤稀土元素应用在煤田地质学中的应用。1.1煤中稀土元素与沉积环境之间的关系虽然不同成因煤中的组分相同,但稀土元素的含量相差很大,源区是主要的控制因素之一,煤中铕(Eu)的负异常是由源岩继承而来的[1]。泥质岩、碎屑岩和碳酸盐岩中稀土元素组成具有明显的规

4、律性,从泥质岩、砂岩到碳酸盐岩,稀土元素总量逐渐降低,说明黏土矿物更富集稀土元素[2]。华南晚二叠世、华北石炭-二叠纪和中、新生代煤的稀土元素分布特征存在明显差异,这种差异性是各区各时代聚煤期物源区复杂程度和沉积物风化搬运历史的反映[3]。中、新生代聚煤盆地和华南二叠纪聚煤区的风化和搬运时间短,均化程度和成熟程度较低,因此稀土元素分布模式复杂多样,且轻重稀土元素分异较弱,继承了母岩较多的特征。而华北石炭-二叠纪聚煤区在聚煤期物源相对单一,且沉积物风化、搬运时间长,均化程度和成熟程度较高,所以分布模式单调,轻重稀土元素分异明

5、显。淮南煤的地球化学特征:受陆源供给影响为主的煤中稀土元素含量高,分布特征具有陆源碎屑特征;受海水影响为主的煤中稀土元素含量低,分布模式具海水特征,因受海水影响而重稀土元素亏损。随着成煤沼泽中海水影响的减弱,陆源区沉积物供应增强,煤中稀土元素的含量也增加,煤中稀土元素分布模式也呈现规律性变化,从类似于海相分布模式转变为陆源碎屑的分布模式[4]。1.2煤中稀土元素与变质程度的关系对于开放体系来说,煤变质后的体系内有新物质的加入或原有物质的迁出,作为地质作用过程示踪剂的稀土元素发生分离和迁移是不难理解的。Kortenski学者

6、[17]在对保加利亚煤的研究中,虽然观察到稀土元素La的含量随变质程度增加而增高,其最低值在褐煤中,而最高值出现在无烟煤中,他认为这种差别反映了进入古泥炭沼泽中的物质来源不同。国内的学者对湘桂粤地区不同时代和不同煤种的煤进行了研究,认为未变质煤和低变质煤的稀土元素配分曲线成近水平的直线,煤中稀土元素几乎没有发生分离和迁移,区域变质煤的稀土元素配分曲线呈略向左倾斜的非V型,煤中稀土元素略有分离,向着富集重稀土的方向演化[5]。1.3煤中稀土元素其他指示作用综述煤中REE总量与离物源区远近和沉积环境有关。离源区较近煤的REE总

7、量比离源区较远的其它煤田煤的高,陆相环境煤比陆表海环境煤高。[6]煤中灰分高低与泥炭沼泽环境也对REE总量起控制作用，陆相环境下形成的煤其REE主要承载于碎屑颗粒和粘土矿物表面,受海水影响形成的煤其REE主要承载于细粒粘土矿物和凝胶化有机物,且以吸附和包容为主.有机REE化合物次之。REE的均化与再迁移在搬运、沉积和成岩阶段都在进行。煤中REE地球化学特征一旦表现异常,则意味着煤层受其他地质作用影响,与其伴生的一些有害元素也有可能富集,增加煤对环境的潜在危害,应引起重视。加强REE特征异常煤的地质成因和与有害元素富集的成因

8、联系研究,具有理论和现实意义。2稀土元素在矿产勘查中的应用2.1稀土元素在判别岩体含矿性方面的应用稀土元素在判别岩体含矿性方面的应用比较广泛,特别是对岩浆矿床、岩浆热液矿床以及火山、次火山岩型热液矿床含矿性的研究已经比较成熟。由于岩体与成矿关系比较密切,有时岩体本身就是矿体。所以对岩体稀土元素特征的研究