张 华

(山东省煤田地质局第一勘探队， 山东 青岛 266427)

1 引言

煤炭在我国国民生活中是最基本，也是消耗最大的能源，在国家经济和国家战略中都占据着重要的地位[1,2]。木里煤田是青海省主要煤炭资源聚集区，是青海省唯一的焦煤资源整装勘查区域。区内矿产资源丰富，现已探明的资源储量占青海省煤炭总量的70%以上，共计预测资源量1054.56×103万t[3]。

近年来很多学者对煤中微量元素进行了大量的研究，煤中微量元素特征的研究能为矿区提供丰富的地化信息，并为矿区的成煤环境及演化规律提供重要依据[4～6]。目前对木里煤田煤中微量元素的研究较少，故对此区域进行研究具有非常重要的意义。

2 地质背景

木里煤田位于青海省海西州天峻县木里镇境内，东临聚乎更煤矿区，西至雪霍立，南至侏罗系含煤地层，北一直延伸至新近系地层边缘地带，地势总体上呈南高北低[7,8]。全区发育主要可采煤层下1煤和下2 煤[9]。木里煤田所在的中祁连地块大地构造演化经历了前石炭纪古大陆克拉通演化阶段、石炭纪-三叠纪新大陆克拉通化阶段、侏罗纪-第四纪残留盆地演化改造阶段，构成了现今的格局[10～13]。木里煤田整体构造形态为一构造线呈北西向展布的大型复式向斜，伴生有断层。复式向斜枢纽线轴迹基本沿大通河展布，南翼发育石炭系、二叠系、三叠系，北翼由石炭系、陆相二叠系、三叠系组成，核部西段在木里—江仓一带由侏罗系和上三叠统默勒群组成，中段和东段主要由上三叠统阿塔寺组和尕勒得寺组成，沿大通河流域有零星白垩系和第三系分布[14]。

3 样品采集与测试

本次主要对木里煤田Y1井的钻孔样品测试结果进行了分析。共采集18块样品，分别对其中部分样品进行了工业分析、XRF和ICP-MS分析。其中工业分析参照国家标准 GB /T 212—2008。

4 煤质特征

通过煤的工业分析可以判断煤质特征。研究区煤层剖面各个分层的工业分析、全硫分析测定数据如表1 所示，12 个煤分层原煤水分( Mad )为0.45%～4.92%，平均1.19%；挥发分产率( Vdaf )含量为12.62%～96.93%，平均30.79%，为中高挥发分煤；灰分( Ad ) 含量为5.37%～87.46%，平均30.74%，为高灰煤。全硫含量为0.01～0.12%，加权平均0.07%，为特低硫煤。

表1 煤工业分析指标 %

5 微量元素富集特征

5.1 常量元素含量特征

表2列出了木里煤田Y1井煤中常量元素氧化物含量。可见煤中常量元素氧化物以 SiO2和Al2O3为主，SiO2含量为13.90%～56.98%，均值为40.01%；Al2O3含量为8.84%～41.34%，均值为 30.82%； SiO2/Al2O3含量比为 0.85～1.94，平均1.35。

表2 煤中常量元素氧化物含量 %

5.2 稀土元素的地球化学特征

通过实验测得研究区煤中15种稀土元素，通过处理分析实验结果，并将其与目前公认的标准值[15，16]对比。发现相比于中国值标准，La(24.05 μg/g)、Er(1.99 μg/g)、Yb(2.17 μg/g)、Y(18.41 μg/g)含量较高，另外11种元素含量较低。和世界值标准相比，元素含量均比标准值高。和上地壳值标准相比，Dy(3.13μg/g)、Tm(0.35 μg/g)、Lu(0.34 μg/g)均值比上地壳值高，其它均比标准值低。

图1 各煤样微量含量的分布

元素标准化后的比值可以分析元素的富集程度，若LaN/LuN小于1，为重稀土富集；当LaN/SmN<1且GdN/LuN>1，为富中稀土型；若LaN/LuN大于1，为轻稀土富集[17]。研究区LaN介于7.23～168.67，平均值为80.16；LuN介于0.87～23.23，平均值为11.07；SmN介于1.55～37.35，平均值为17.49；GdN介于0.9～21.58，平均值为10.03。18个样品的LaN/LuN及LaN/SmN的比值大于1，表明研究区煤中元素为轻稀土富集。

δEu、δGd和δCe分别表示Eu、Gd和Ce元素的异常程度[17]，如果值小于1，说明该元素负异常。经过实验结果处理，发现研究区δEu除了2个样品小于1外，其他均大于1；δCe介于0.67～0.80，平均0.75，Ce负异常。

5.3 煤中稀土元素的分布模式

通过元素分配模式图可以看出研究区元素的分布模式，从图2可知，18个样品整体趋势类似，轻稀土元素部分变化较大，整体含量明显高于趋势平缓的中稀土和重稀土元素。图中Ce亏损，这与上文中Ce呈现负异常相对应。

图2 稀土元素分布模式

6 结论

(1)12 个煤分层原煤水分( Mad )为0.45%～4.92%，平均1.19%；挥发分产率( Vdaf )含量为12.62%～96.93%，平均30.79%，为中高挥发分煤；灰分( Ad ) 含量为5.37%～87.46%，平均30.74%，为高灰煤。全硫含量为0.01～0.12%，加权平均0.07%，为特低硫煤。

(2)研究区煤中常量元素氧化物以 SiO2和Al2O3为主，SiO2含量为 13.90%～56.98%，均值为40.01%；Al2O3含量为8.84%～41.34%，均值为30.82%； SiO2/Al2O3含量比为 0.85～1.94，平均1.35。

(3)研究区中18个样品的LaN/LuN及LaN/SmN的比值大于1，表明研究区煤中元素为轻稀土富集。δCe平均0.75，Ce负异常。

(4)18个样品轻稀土元素部分变化较大，整体含量明显高于趋势平缓的中稀土和重稀土元素。